夏天,在平静无风的海面上,向远方望去,有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因,对它作了不科学的解释,认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“海市蜃楼”,也叫蜃景。海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的。夏天,海面上的下层空气,温度比上层低,密度比上层大,折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时,由于不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层空气的光线入射角不断增大,以致发生全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中。
在沙漠里也会看到蜃景,太阳照到沙地上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小。从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角逐渐增大,也可能发生全反射,人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒影,仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷惑,以为前方有水源而奔向前去,但总是可望而不可及。
在炎热夏天的柏油马路上,有时也能看到上述现象。贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样,比上层空气的折射率小。从远处物体射向路面的光线,也可能发生全反射,从远处看去,路面显得格外明亮光滑,就像用水淋过一样。
蜃景的种类很多,根据它出现的位置相对于原物的方位,可以分为上蜃、下蜃和侧蜃;根据它与原物的对称关系,可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃;根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等。蜃景有两个特点:一是在同一地点重复出现,比如美国的阿拉斯加上空经常会出现蜃景;二是出现的时间一定,比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的五、六月份,俄罗斯齐姆连斯克附近蜃景往往是在春天出现,而美国阿拉斯加的蜃景一般是在6月2古代场景图片0日以后的20天内出现。
柏油马路因路面颜色深,夏天在灼热阳光下吸收能力强,同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大,而下层空气热、密度小的分布特征,所以也会形成下蜃。
自古以来,蜃景就为世人所关注。在西方神话中,蜃景被描绘成魔鬼的化身,是死亡和不幸的凶兆。我国古代则把蜃景看成是仙境,秦始皇、汉武帝曾率人前往蓬莱寻访仙境,还屡次派人去蓬莱寻求灵丹妙药。现代科学已经对大多数蜃景作出了正确解释,认为蜃景是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像,所谓蜃景就是光学幻景。
海市蜃楼的形成
海市蜃楼经常发生,人们可以看到房屋、人、山、森林等景物,并且可以运动,栩栩如生。有人认为是人间仙境。现在,人们把海市蜃楼说成是大气折射的结果,把远处的景物折射到近处来了。其实,这是现代科学解释不了的一种自圆其说。
在我们的空间的人所能看到的光是在可见光范围之内(400~700米)。我们能看到物质是因为我们的眼睛可以接受其反射的可见光。在夜里,物质发出的红外线我们就接收不到。即使在可见光范围之内,如果光过强或过弱,我们也不能看到。人眼是由我们这个空间的物质构成的,是由最大一层分子组成的最大一层粒子构成的,只适合看到一定能量范围的光。如果是分子组成的稍微小于最大一层粒子的那层空间粒子的时候,人眼就看不到了,更不要说由分子组成的更小粒子的空间了。对人来讲,这些物质反射的光是不可见光。但是,这个空间的生命却能接收到这层空间物质反射的光,并能看到这层空间的物质,因为组成它们眼睛的分子颗粒和人眼分子颗粒不同。海市蜃楼是另外空间的真实体现。在物质的运动下,反映到我们这个空间里来了。
一种海市蜃楼发生在海上。这里空气湿度大,在一定范围内的空间空气湿度比较大,另外厚度比较大,这样大面积的水蒸气在运动下阴差阳错地就能形成一个巨大的透镜系统。就像一个巨大的放大镜和显微镜一样,把微观世界的另外空间的景象反映到我们的空间来了。人眼就能观察到了。
另外,人们看到的海市蜃楼的景象有时是运动的,是因为空间的物质就是运动的。在沙漠或其他地方,如果物质在运动下也能形成一个巨大的微观观测系统,人们就可以观测到另外空间了,也就是人们所说的海市蜃楼。
海市蜃楼也经常发生在雨后,这时的空气湿度较大,也易形成透镜系统。当近地面的气温剧烈变化,会引起大气密度很大的差异,远方的景物,在光线传播时发生异常折射和全反射,从而造成蜃景。由于空气层动荡不定,致使显现的景物时大时小,时断时连,忽隐忽现,变幻莫测,更增添了海市蜃楼的神秘感。