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海市蜃楼原理讲解(浅谈海市蜃楼的形成原因)

人生杂谈

海市蜃楼,简称蜃景,是一种因为光的折射和全反射而形成的自然现象,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。其本质是一种光学现象。 海市蜃楼的出现与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。其特点是同一地点重复出现和出现的时间一致。

形成条件

蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。

就拿下蜃的形成来说。夏季沙漠中烈日当头,沙土被晒得灼热,因沙土的比热小,温度上升极快,沙土附近的下层空气温度上升得很高,而上层空气的温度仍然很低,这样就形成了气温的反常分布,由于热胀冷缩,接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大,这样空气的折射率是下层小而上层大。当远处较高物体反射出来的光,从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射,其入射角逐渐增大,增大到等于临界角时发生全反射,这时,人要是逆着反射光线看去,就会看到下蜃。

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。

发生在沙漠里的“海市蜃楼”,就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。沙漠里,白天沙石受太阳炙烤,沙层表面的气温迅速升高。由于空气传热性能差,在无风时,沙漠上空的垂直气温差异非常显著,下热上冷,上层空气密度高,下层空气密度低。当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时,光的角度发生了改变,经过光的折射,便将远处的绿洲呈现在人们眼前了。在海面或江面上,有时也会出现这种“海市蜃楼”的现象。

海市蜃楼是一种光学幻景,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。 海市蜃楼简称蜃景,根据物理学原理,海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度,而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因海面上冷空气与高空中暖空气之间的密度不同,对光线折射而产生的。[4]

形成原因

海市蜃楼,是一种因光的折射和全反射而形成的自然现象,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。

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 nm)。我们看到的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,因为组成他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,在一定范围之内的空间空气湿度比较大,另外厚度比较大,这样大面积的水蒸汽在运动下阴差阳错地就能形成一个巨大的透镜系统。就象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。[

史料记载

史书记载《史记·封禅书》:“自威、宣、燕昭,使人入海求蓬莱、方丈、瀛洲。此三神山者,其传在勃海中,去人不远,患且至,则船风引而去。盖尝有至者,诸仙人及不死之药在焉,其物禽兽尽白,而黄金白银为宫阙。未至,望之如云;及到,三神山反居水下;临之,风辄引去,终莫能至。”[1]

南宋遗民林景熙的《蜃说》,全文一百多字,是描写海市蜃楼最好的一篇散文之一。

明朝

明朝陆容《菽园杂记》:“蜃气楼台之说,出天官书,其来远矣。或以蜃为大蛤,月令所谓雉入大海为蜃是也。或以为蛇所化。海中此物固多有之。然海滨之地,未尝见有楼台之状。惟登州海市,世传道之,疑以为蜃气所致。苏长公海市诗序谓其尝出于春夏,岁晚不复见,公祷于海神之庙,明日见焉。是又以为可祷,则非蜃气矣。”

明朝方以智《物理小识》:“睢阳袁可立为抚军,时饮楼上。忽艨艟数十扬帆来,各立介士,甲光耀目,朱旗蔽天,相顾错愕。急罢酒料理城守,而船将抵岸,忽然不见,乃知是海市。”遂诗兴大发,在蓬莱阁上留下千古名篇《观海市诗》。

袁可立《观海市》诗并序(《蓬莱阁诗》中记述海市最真实得体的文章)

余建牙东牟,岁华三易。每欲寓目海市,竟为机务缨缠,罔克一觐。甲子春,方得旨予告,因整理诸事之未集,又两阅月,始咸结局,于是乃有暇晷。仲夏念一日,偶登署中楼,推窗北眺,于平日沧茫浩渺间俨然见一雄城在焉。因遍观诸岛,咸非故形,卑者抗之,锐者夷之;宫殿楼台,杂出其中。谛观之,飞檐列栋,丹垩粉黛,莫不具焉。纷然成形者,或如盖,如旗,如浮屠,如人偶语,春树万家, 参差远迩,桥梁洲渚,断续联络,时分时合,乍现乍隐,真有画工之所不能穷其巧者。世传蓬菜仙岛,备诸灵异,其即此是欤?自已历申,为时最久,千态万状,未易弹述。岂海若缘余之将去而故示此以酬夙愿耶?因作诗以记其事云。

登楼披绮疏,天水色相溶。 云霭洚无际,豁达来长风。 须臾蜃气吐,岛屿失恒踪。 茫茫浩波里,突忽起崇墉。坦隅迥如削,瑞采郁葱葱。阿阁叠飞槛,烟霄直荡胸。遥岑相映带,变幻纷不同。峭壁成广阜,平峦秀奇峰。高下时翻覆,分合瞬息中。云林荫琦坷,阳麓焕丹丛。浮屠相对峙,峥嵘信鬼工。村落敷洲渚,断岸驾长虹。人物出没间,罔辨色与空。倏显还倏隐,造化有元功。秉钺来渤海,三载始一逢。纵观临已申,渴肠此日充。行矣感神异,赋诗愧长公。

清朝

刘献廷《广阳杂记》

莱阳董樵云:登州海市,不止幻楼台殿阁之形,一日见战舰百余,旌仗森然,且有金鼓声。顷之,脱入水。又云,崇祯三年,樵赴登州,知府肖鱼小试,适门吏报海市。盖其俗,遇海市必击鼓报官也。肖率诸童子往观,见北门外长山忽穴其中,如城门然。水自内出,顷之上沸,断山为二。自辰至午始复故。又云,涉海者云,尝从海中望岸上,亦有楼观人物,如岸上所见者。

《海市蜃楼》——选自《梦溪笔谈》(沈括)

登州海中,时有云气,如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖,历历可见,谓之海市。或曰:“蛟蜃之气所为”,疑不然也。欧阳文忠曾出使河朔,过高唐县,驿舍中夜有鬼神自空中过,车马人畜之声一一可辨,其说甚详,此不具纪。问本处父老,云:二十年前尝昼过县,亦历历见人物。土人亦谓之海市,与登州所见大略相类也。

《山市》 (蒲松龄)

奂山山市,邑八景之一也,然数年恒不一见。孙公子禹年与同人饮楼上,忽见山头有孤塔耸起,高插青冥,相顾惊疑,念近中无此禅院。无何,见宫殿数十所,碧瓦飞甍,始悟为山市。未几,高垣睥睨,连亘六七里,居然城郭矣。中有楼若者,堂若者,坊若者,历历在目,以亿万计。忽大风起,尘气莽莽然,城市依稀而已。既而风定天清,一切乌有,惟危楼一座,直接霄汉。楼五架,窗扉皆洞开;一行有五点明处,楼外天也。 层层指数,楼愈高,则明渐少。数至八层,裁如星点。又其上,则黯然缥缈,不可计其层次矣。而楼上人往来屑屑,或凭或立,不一状。逾时,楼渐低,可见其顶;又渐如常楼;又渐如高舍;倏忽如拳如豆,遂不可见。 又闻有早行者,见山上人烟市肆,与世无别,故又名“鬼市”云。 (人教版语文七年级上册第20课)。[8]

现代记录

2011年5月10日,广州塔又现“空中皇冠”奇景, 专家称是海市蜃楼。2011年5月9日下午4时左右,海口市沿海出现海市蜃楼奇观,持续一个小时左右。

2012年5月2日下午,一阵大雨过后,在广东汕头中环大厦西北方向天空出现连绵起伏的山脉,而平时在该角度望去是看不到山的,所以应是海市蜃楼现象。

2013年4月30日,在珠海九洲港的海面上疑现“海市蜃楼”,海面上漂浮着“塔吊”。群山上半部分非常清晰,而下半部分就是浩瀚飘渺的云雾连接着海水。群山渐渐模糊,逐渐被隐去,与天色融为一体,直至完全消失。整个过程大约持续了20多分钟。

2014年2月2日中午12时许,家住后海海境界一期的关先生一家惊喜目睹窗外海面上出现海市蜃楼,时间大约持续5分钟。

2014年05月20日在新沙港区西北方向,两台桥吊中间的远处清晰地看到广州“小蛮腰”和西塔东塔,大家都纷纷用手机拍照。16时25分许,“小蛮腰”看得最清晰;16时30分许,“小蛮腰”上部大幅减少,另外三座建筑物仍清晰可见。可是几分钟后,“小蛮腰”便逐渐消失在云雾中。

2015年3月19日上午,山东省青岛西海岸新区灵山湾海域,正在海边散步的市民发现,在灵山岛附近,海平面出现几座高楼状的物体,原本空荡的海平面突然出现这样的奇景,多数人猜测这是“海市蜃楼”。

2015年6月12日傍晚6时许,河北承德高新区出现海市蜃楼,时长达20分钟。这一幕正好被承德市民李冰杰先生拍摄下来。[1]

2015年10月,武宁县海市蜃楼的组图被网友们疯转。照片中,在延绵的山脉上方出现两栋高楼大厦,仿佛屹立在云端,令人惊叹。几栋楼房一直持续了将近半个小时,直到天色逐渐变暗后消失。

来源:海市蜃楼原理讲解(浅谈海市蜃楼的形成原因)

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