海市蜃樓：大自然的魔術(shù)

徐海 楚婉苓 楊敏 公明

“我要穿越這片沙漠/找尋真的自我/身邊只有一匹駱駝陪我 我尋找沙漠綠洲/出現(xiàn)海市蜃樓”不知道你是否聽(tīng)過(guò)《沙漠駱駝》這首歌？這首歌把在現(xiàn)實(shí)生活壓力下的聽(tīng)眾帶到了那既蒼涼迷茫又熱情豪邁的大漠黃沙中?；蛟S，每個(gè)人心中都曾有過(guò)“跨上沙漠之舟，提上一壺烈酒，穿越沙漠尋找真的自我”的夢(mèng)，歌曲借駱駝堅(jiān)韌不拔、自強(qiáng)不息的品格提醒人們不要懼怕前方迷途，努力堅(jiān)持方能走出黑暗，迎來(lái)綠洲。歌曲中的沙漠綠洲是旅者心中的海市蜃樓，更是旅者心中的美好夢(mèng)想。那么，歌中的海市蜃樓在現(xiàn)實(shí)生活中真的存在嗎？就讓我們一起來(lái)揭開(kāi)海市蜃樓的神秘面紗吧。

以一位站在沙漠熱面上的觀察者望向棕櫚樹(shù)為例，說(shuō)明海市蜃樓現(xiàn)象

海市蜃樓真的存在嗎？

是的，海市蜃樓真的存在！

海市蜃樓是大氣折射而產(chǎn)生的一種光學(xué)現(xiàn)象，而這種折射主要是由上下層空氣的溫度和密度所致，一般多出現(xiàn)于海上和沙漠中。在海面上，由于近海面的地方溫度較低、密度較大，而空中溫度較高、密度較小，光線(xiàn)發(fā)生折射將遠(yuǎn)處物體的虛像呈現(xiàn)在海面之上，從而出現(xiàn)我們常說(shuō)的海市蜃樓;而沙漠中則正好相反，下熱上冷，光線(xiàn)發(fā)生折射，在沙地中形成倒像，從而將遠(yuǎn)處的景象呈現(xiàn)出來(lái)，讓人誤以為有湖水、綠洲。

另外，城市中的海市蜃樓一般出現(xiàn)在夏天的柏油馬路上。在炎熱的夏天，柏油馬路吸收光和熱的能力很強(qiáng)，地表溫度高，會(huì)在路面上空形成上層空氣冷、密度大，而下層空氣熱、密度小的分布特征，這與沙漠里的情況相似。

在山東省蓬萊市海面拍攝到的海市蜃樓（圖片來(lái)源 / Wiki）

一個(gè)地方在6 分鐘內(nèi)的各種蜃景：最上面的內(nèi)框顯示的是法拉隆群島的下蜃景，第二個(gè)內(nèi)框是法拉隆群島與左方的綠閃光，最下面的三個(gè)內(nèi)框和主框架顯示的是法拉隆群島的上蜃景（圖片來(lái)源 / Wiki）

沙漠中出現(xiàn)的海市蜃樓，會(huì)使人很難辨別遠(yuǎn)處的物體，同時(shí)也會(huì)使遠(yuǎn)處視野的輪廓變得模糊不清，就感覺(jué)好像被一片水包圍著，而那片區(qū)域高出來(lái)的部分看上去就像水中的“島嶼”。另外，海市蜃樓還會(huì)使識(shí)別目標(biāo)、估計(jì)射程、發(fā)現(xiàn)人員等變得十分困難。不過(guò)，如果找到一個(gè)高一點(diǎn)的地方（高出沙漠地面3米左右），那就可以避開(kāi)貼近地表的熱空氣，從而克服海市蜃樓幻境?？傊灰陨哉{(diào)整一下觀望的高度，海市蜃樓現(xiàn)象就會(huì)消失，或者它的外觀和高度會(huì)發(fā)生改變。

海市蜃樓：都是光線(xiàn)惹的禍

自古以來(lái)，海市蜃樓就為世人所關(guān)注。在西方神話(huà)中，海市蜃樓被描繪成魔鬼的化身，是死亡和不幸的兇兆;中國(guó)古代則把海市蜃樓看成是仙境，秦始皇、漢武帝就曾多次派人去蓬萊仙境尋求靈丹妙藥。

根據(jù)出現(xiàn)的位置相對(duì)于原物的方位，海市蜃樓可以分為上蜃景、下蜃景和側(cè)蜃景。

上蜃景是常發(fā)生于海上的蜃景，多為正立像。上蜃景是一種快速變化的蜃景，幾乎可以在任何區(qū)域中觀察到，但最常見(jiàn)的還是在極地，特別是有著一致低溫的大片冰層地區(qū)。在極地出現(xiàn)的上蜃景現(xiàn)象，都是在相對(duì)較冷的天氣情況下被觀察到的，而在沙漠、海洋和湖泊，則容易在天氣炎熱時(shí)觀察到。要生成上蜃景，逆溫層需要對(duì)光線(xiàn)造成強(qiáng)大的偏折，且在逆溫層內(nèi)的偏折必須大于地球表面的曲率，該現(xiàn)象才會(huì)產(chǎn)生。

在春天的莫哈維沙漠出現(xiàn)的下蜃景（圖片來(lái)源 / Wiki）

下蜃景是常發(fā)生于沙漠中的蜃景。之所以稱(chēng)為“下”是因?yàn)榭匆?jiàn)的影像是在實(shí)際物體下方的緣故。來(lái)自遠(yuǎn)方特定距離物體的光線(xiàn)全都穿越幾乎相同的空氣層，并且全部都有相同的偏折量，因此來(lái)自物體頂端的光線(xiàn)將比那些來(lái)自底部的光線(xiàn)更低，所以這些蜃景經(jīng)常是倒立的。下蜃景的影像是不穩(wěn)定的。因?yàn)殡S著熱空氣的上升和冷空氣的下降，不同溫度的空氣層混合會(huì)引起上升的湍流，圖象會(huì)因此而被扭曲。它也可能會(huì)振動(dòng)、垂直擴(kuò)展（高聳）或橫向擴(kuò)展（水平變寬）。如果有幾層不同的溫度層，可能會(huì)導(dǎo)致蜃景重疊。

側(cè)蜃景是常發(fā)生于巖壁等附近的蜃景，多為正立像。這種蜃景類(lèi)似于下蜃景，當(dāng)垂直表面（如巖壁、墻面）經(jīng)暴曬而使空氣形成水平溫度梯度時(shí)，由于大氣折射，旁邊的物體會(huì)在靠近高溫表面的一側(cè)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)稱(chēng)的虛像，這種蜃景對(duì)于環(huán)境要求更高，所以也比較少見(jiàn)。

知識(shí)鏈接

海市蜃樓形成條件及特點(diǎn)

形成條件：

1.大氣很穩(wěn)定，風(fēng)力較小;

2.大氣有強(qiáng)烈的逆溫層;

3.大氣密度有明顯的變化。

特點(diǎn)：

海市蜃樓有兩大特點(diǎn)：一是在同一地點(diǎn)重復(fù)出現(xiàn)，比如美國(guó)的阿拉斯加上空經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)蜃景;二是出現(xiàn)的時(shí)間一致，比如中國(guó)蓬萊的蜃景大多出現(xiàn)于每年的5、6月份，俄羅斯齊姆良斯克附近蜃景往往是在春天出現(xiàn)，而美國(guó)阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天內(nèi)出現(xiàn)。

海市蜃樓DIY

在一間不通風(fēng)的屋子里，首先把一塊長(zhǎng)1.5米、寬20厘米的平滑鐵片橫放在幾根用鐵管（或木棍）做成的小柱子上，再在鐵片上撒上薄薄一層沙，做成沙漠型的表面。其次，用深色的紙剪成樹(shù)和駱駝，貼在一塊毛玻璃（乳白色玻璃）上，然后把毛玻璃放在鐵片的一端，和鐵片垂直，使樹(shù)和駱駝露在沙層上面。第三，在毛玻璃后下方，用一只手電筒向上照射，從鐵片的另一端看去，就好像樹(shù)木和駱駝后面襯托著明亮天空一樣。接著，在鐵片下面放三只小的煤球爐進(jìn)行加熱（或用一只長(zhǎng)型的炭盆，有條件時(shí)用長(zhǎng)型的電爐加熱最為理想）。注意，加熱時(shí)，要使鐵片受熱均勻，特別是靠近毛玻璃一端2/3的地方。

當(dāng)加熱一段時(shí)間以后，用手靠近沙面，感到很熱時(shí)，開(kāi)始沿薄鐵片往毛玻璃方向觀察。這時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)沙面下方出現(xiàn)樹(shù)木和駱駝的倒影，就好像樹(shù)木和駱駝旁邊有湖水時(shí)所形成的倒影一樣。這種現(xiàn)象就是“海市蜃樓”。

延伸閱讀

海市蜃樓與海滋的分辨

海滋是類(lèi)似海市蜃樓的一種光學(xué)現(xiàn)象。在春夏、夏秋之交，海水與水面的空氣層易出現(xiàn)較大溫差，光線(xiàn)通過(guò)密度不同的大氣層便會(huì)發(fā)生折射，導(dǎo)致海上島嶼、船只等景物產(chǎn)生變形并“脫離”海面。

海市蜃樓與海滋的區(qū)別在于一遠(yuǎn)一近，一虛一實(shí)。在沙漠上空或東海海面上空出現(xiàn)萬(wàn)里以外的城市的景色，就是海市蜃樓;而在海島上面重現(xiàn)本島之景，則是海滋。海市蜃樓奇景多但稍縱即逝，海滋景觀存在時(shí)間則較長(zhǎng)。

液氮：仙氣飄飄 辣手摧花

“忽聞海上有仙山，山在虛無(wú)縹渺間。樓閣玲瓏五云起，其中綽約多仙子?！痹?shī)詞中對(duì)于海市蜃樓這一自然現(xiàn)象的描寫(xiě)，總是免不了與天宮仙子、虛無(wú)縹緲這些詞建立起聯(lián)系。而隨著科技水平的不斷發(fā)展，我們不僅能很好地解釋清楚海市蜃樓的成因，更能通過(guò)特殊的手段模擬出仙界云霧繚繞、美輪美奐的醉人景色。這就少不了液氮這位神奇的小幫手。

利用這神奇有趣的液氮，我們可以進(jìn)行很多有趣的實(shí)驗(yàn)，比如辣手摧花。將新鮮的玫瑰花輕輕放入彌漫著白霧的液氮之中，你便能聽(tīng)到“滋滋”的聲響。片刻之后拿起，盡管玫瑰花外觀上沒(méi)有什么變化，但它似乎已變得堅(jiān)硬無(wú)比了。我們接著戴上手套，用手輕捏這“被冰封的美麗”，或是拿著它往桌上敲打，可憐的玫瑰花瞬間就成為了碎花塊，散落各處。望著這如同海市蜃樓般一碰就碎、虛而不實(shí)的玫瑰花瓣，你是否了解這其中的奧秘呢？原來(lái)，溫度極低的液氮可以瞬間冰凍住玫瑰花，使得它雖然維持住了新鮮自然的原始形態(tài)，但卻因?yàn)榧彼俚谋鶅鲞^(guò)程而變得十分“脆”，失去了新鮮花瓣的韌性，因而承受不住強(qiáng)力的沖擊，看來(lái)這種“永恒的美麗”也是有代價(jià)的呀！

（責(zé)任編輯 / 岳萌?? 美術(shù)編輯 / 張志浩）