淺談海市蜃樓的形成原因

郭熙棟

（湘潭縣第一中學，湖南湘潭411100）

淺談海市蜃樓的形成原因

郭熙棟

（湘潭縣第一中學，湖南湘潭411100）

海市蜃樓簡稱蜃景，是一種因光的折射和全反射而形成的自然現象，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。本文主要分析海市蜃樓的形成原因。

海市蜃樓；形成原因；分析

1 海市蜃樓的形成條件

海市蜃樓主要是由于光折射和全反射作用而產生的一種自然景觀，是一種虛擬物象存在，并未存在于現實生活中。如果依照海市蜃樓出現的位置，可以簡單將其分為上屬、下屬以及側屬等。以下屬為例進行分析，在無特殊情況下，所形成的影像大多位于實物下方。在夏季時，沙漠氣溫急劇升高，沙土長期暴曬于太陽底下，加之沙土比熱較小，與其相接近的溫度也急劇增高，使得氣溫非常規分布。例如與沙土距離比較近的空氣層密度比較小，而與之相反的上層冷空氣密度比較大，此時空氣中所表現出來的折射規律是下、小、上、大。而當遠處一些較高層建筑反射過來的光從上層空氣直接投射到下層空氣中時，入射角隨之增大，在經過一系列反射之后就極容易看到下屬。

在查閱相關資料后知曉，折射在一般情況下都是一種介質由不同角度斜射入另一種介質時，傳播方向發生變化，而這也是光在不同介質的交界處出現偏射的原因。全反射一般是指光從光密介質射到光疏介質時全部被反射回原介質內的現象。而沙漠中的海市蜃樓主要是因為在遭遇太陽光暴曬之后又與密度不同的空氣相遇進而發生折射現象。眾所周知，在沙漠中植物較少，因而沙土與太陽光接觸面積比較大，沙土表面白天遭遇太陽暴曬后急劇升溫，但是受空氣傳熱性差等諸多因素影響，在沒有風經過時候，沙漠的上層空氣一直處于較低狀態，同下層溫度相比兩者間存在很大差異，如若此時太陽光照射在空氣中，不僅光速會出現明顯變化，而且經折射所形成的海市蜃樓也會因此顯現在人們眼前。根據這一原理，我們還可以解釋很多現象，例如在生活中比較常見的柏油馬路，顏色比較深，在夏季時，柏油馬路因為具有較強的吸熱能力，導致柏油馬路上面空氣冷、密度大，下層空氣熱、密度小，因此經常會出現下崖等現象。再有，夏季時海水在白天溫度相對較低，尤其是當冷水流經過時表現尤為明顯，使得水溫較原來相比更低，在這個過程當中，下層空氣很容易受到水溫影響，甚至于比上層氣溫更低，下冷上暖等情況發生也就不奇怪了。此外，下層空氣由于氣壓比較高、密度比較大，使得上層空氣的溫度較高、密度較小，因此在生活中會時常看到東方位置的地平線以下有一艘游輪，而空氣密度也達到了空前高度，此時當其進入密度相對較低的氣層時，就會出現反射，通過反射進入下層空氣中，也正是因為這樣才有了我們所看到的游輪。

2 分析海市蜃樓產生的原因

在干旱沙漠中，地面沙土被太陽光無情暴曬，近地面空氣都會因受熱變得更加稀薄，密度也因此而變小。

加上受諸多因素影響，上面高密度空氣同下面低密度空氣相互交融，因此空氣層在這個過程中形成。但是在這個過程中又形成一種規律，就是下面空氣的密度比上面空氣的密度要更小。當海面上出現此類情況時，海水上面的空氣也會因海水溫度升高而升高，與此同時受水蒸氣等其他因素影響，空氣較以往相比會更加稀化，密度也因此變小。在這一系列變化都完成之后，各種密度的空氣相融合并交匯在一起。通過此種方式也能夠形成空氣層，而且也會出現上述情況，下面空氣密度始終比上面空氣密度小。由于空氣密度比較小，使得光穿透速度更快，換一種方式來說每一層光密介質都分布在上面，如果此時空氣層經太陽光暴曬就會發生折射和反射，海市蜃樓因此形成。

在生活中，我們希望通過眺望大海來達到身心的愉悅，但有時能夠看到山峰、樓臺、高層建筑等，在古人看來這是神仙顯靈，將有好事發生的征兆，但是往往都是一瞬間，基于此稱其為海市蜃樓。其實海市蜃樓的發生，只是因為反射和全折射。我們可以將海面上的空氣看作是由折射率等原因形成的不同水氣層組成，山峰、船舶也就因此形成。從人的視角出發，眼睛望向天空與太陽，光線受折射影響，逐漸偏離原本方向，加上進入上層空氣的入射角也不斷增大，由先前折射轉變為全反射，光在這個條件下折射回地面，若此時人們逆著光線看去，就會發現遠方景物懸在空中，這就是我們所看到的海市蜃樓。

3 結語

在生活當中我們比較常見的，是當太陽照射到沙地上面時，會因為空氣接近沙面的熱空氣層上、下密度不一樣，使折射角度發生變化。當遠處光線照射到地面或者其他物體上面時，進入空氣層的折射率會再次折射，因此在不同環境、不同位置所形成的景象都是不相同的。掌握海市蜃樓的形成規律，就更加有助于我們解釋生活中一些現象，從而揭開大自然神秘的面紗。

［1］朱龍.蓬萊海市蜃樓形成的氣象因素季節分布及征兆［J］.氣象，2007，(11)：201-202.

［2］郭守月，馮克成.媒質中的光線族方程與折射率的關系研究［J］.長春理工大學學報，2006，(04)：72-73.

Discussion on The Reason of Formation of Mirage

GUO Xi-dong
(Xiangtan No.1 middle school,Xiangtan 411100,China)

Mirage,is a natural phenomenon formed by light refraction and total reflection,earth objects reflect light by atmospheric refraction and the formation of the virtual image.This paper mainly analyzes the causes of the mirage.

Mirage;Reason;Analysis;

G633.7

A

1674-8646（2015）09-0097-02

2015-06-04