海市蜃楼
海市蜃楼（又称“蜃气楼”、“蜃楼”、“蜃景”、“蜃气楼台”、“海市”等）是自然发生的光学现象，是指光线因偏折而在遥远的距离或天空中生成虚像。在大气科学中称为蜃景[1]。古人认为是蜃吐出的气息。
英文为mirage。这个字源自拉丁文的mirare，再经由法文的mirage而来，意思是“看见的奇景”，也就是海市蜃楼。这与“mirror”（镜子）和“to admire”（欣赏）有着相同的字根。
相对于幻觉，海市蜃楼是一种真实的光学现象，由于观测到的位置是由实际光线折射形成的虚像，它可以用照相机来捕捉影像。然而，会出现什么样的影像全由人类心灵解释的能力来确定。例如，在地面的上蜃景非常容易被误认为来自一小片水洼的反射。
蜃景可以分类为“下蜃景”（意思是低）、“上蜃景”（意思是高，即“复杂蜃景”），一种包含一系列异常复杂，垂直堆叠影像，形成快速变化蜃景的上蜃景。
成因 编辑
冷空气的密度比暖空气大，因此有较大的折射率。当光线由冷空气进入有着明确边界的暖空气，光线会弯曲偏离温度梯度的方向；当光线由暖空气进入冷空气，它们会偏向接近梯度的方向。如果接近地面的空气比更上面的温暖，光线会弯曲成朝上呈现凹线的轨迹。
一旦光线抵达观测者的眼睛，视觉皮层将解释成它是沿着“视线”笔直的前进，然而这条线只是它抵达人眼处弧线的切线方向。结果是天空上的下蜃景似乎是在地面上。观测者可能会错误的解释这些景象是水反射至空中的，对大脑而言，这是较为合理和常发生的。
在地面的空气比上层微冷的状况，光线会被偏折朝下，产生“上蜃景”。
“宁静”状态的地球大气层垂直梯度大约是高度每升高100米，温度变化-1℃ (数值是负的是因为温度随高度增加而降低)。发生蜃景的温度梯度必须比这个大许多。依据M. Minnaert[2]，这个温度梯度的量级至少是每米2℃，而要达到每米4℃或5℃才会出现明显的蜃景。这些条件常出现在被强力加热的地面，例如，当太阳一直照耀着砂或沥青，通常就会生成下蜃景的景象。
下蜃景 编辑
前述的模型解释了下蜃景的成因，之所以称为“下”是因为看见的影像是在实际物体下方的缘故。真实的物体是蓝天或在这一方向的远方物体，意思是说我们看见的物体实际上是在远方地面被蓝色补缀的。对在沙漠中筋疲力竭的旅行者，它看起来像是湖水；在柏油路的道路上，它看似满溢的水或甚至是油。这被称为“沙漠蜃景”或“高速路蜃景”。请注意，在阳光的曝晒下砂和柏油都会变得很热，很容易就会比上方1米的空气热上10℃，而足以形成蜃景。
来自远方特定距离物体的光线全都穿越几乎相同的空气层，并且全部都有相同的偏折量。因此来自物体顶端的光线将比那些来自底部的光线更低，所以这些蜃景经常是倒立的，天空增强了影像的错觉，使得远方物体的影象很像经过扰动的水或油坑表面作用的镜像。
下蜃景的影象是不稳定的。热空气上升和冷空气（因为密度较高）下降，因此空气层会混合，引起上升的湍流，图象会因此而被扭曲。它也可能会振动、垂直扩展（高耸）或横向扩展（水平变宽）。如果有几层不同的温度层，可能会混合好几个蜃景，导致双（重叠） 的影像。在任何情况下，蜃景的高度通常不会超过半度（等同于月球或太阳的视直径），并且与实物相距只有几公里。
高速路蜃景 编辑
路面上的“水”实际上是蓝天的镜像，犹如岸上的风景在湖面的倒影，是光线反射形成的。在无风、炎热天气，路面上方会形成一个大约20厘米高的稀薄的热空气层，与其上方的冷空气交界处形成了一个反射界面，可以反射倾斜入射的阳光。
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高速公路上的海市蜃楼 -
海市蜃楼现象中，有一部分的树像消失在地平线之上 -
太阳升起的瞬间，海平面出现剧烈的光线折射 -
太阳升起时，海平面出现海市蜃楼现象 -
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上蜃景 编辑
复杂蜃景 编辑
复杂蜃景，名称来自于意大利的Morgan le Fay，神话中与亚瑟王是异母姊妹的仙女，是非常复杂的上蜃景。他会更替的出现被压缩或伸展、倒置和抬升的影像[3]。复杂蜃景也是一种快速变化的蜃景。
复杂蜃景几乎可以在任何区域中观察到，但是最常见的是在极地，特别是有着一致低温的大片冰层。在极地的复杂蜃景现象都在相对较冷的天气被观察到，然而在沙漠、海洋、和湖泊，可以在热天观察到。要生成复杂蜃景，逆温层须要对光线造成强大的偏折，在逆温层内的偏折必须大于地球表面的曲率[3]。
天体的海市蜃楼 编辑
天体的海市蜃楼是在自然界发生的一些光学现象，光线被天体偏折而产生扭曲或多重影像。蜃景可能在这些天体上被观测到，像是太阳、月球、行星、明亮的恒星和非常亮的彗星。最常被观测到的是日出和日落 蜃景。
史书记载 编辑
《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。”
宋朝沈括在《梦溪笔谈》中这样写道：“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’[7]，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。”
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。”
天启四年（1624）五月二十一日，袁可立在登州公署中看到了海市蜃楼：“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。”。诗兴大发，在蓬莱阁上留下名篇《观海市诗》。
清刘献廷《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。”
康熙十一年（1672年）四月蒲松龄与唐梦赉、高珩、张绂、等8人东游崂山恰好见到海市。蒲松龄受到启发，写了《崂山道士》和《香玉》。唐梦赉在《志壑堂文集‧杂记》中记载：“壬子夏，游崂山，见海市。时同行者八人。初宿修真观，历上清、下清庵，登八仙墩，水尽山穷，连天一碧。再宿青石涧，观日出。回至番辕岭，微雨初晴，东望海际，一城在白云中，堞数十仞，炮台敌楼，历历可数。俄见一人青衣出，路南行，后一人肩挑雨具从之，向西望，若凝眸。吾辈诸同人方惊疑，云去时未见此城，且迁海以后宁复存此岛乎？询之土人从同行者，乃曰：‘此海市也，是为沧洲岛。’一食顷，而埤堄渐低，青山露髻文，移时城山尽出，恍如梦寐矣。”
文化 编辑
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相关条目 编辑
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参考文献 编辑
- ^ 刘青，温昌斌，海峡两岸科技名词差异问题分析与试解，中国科技术语，（3）,2008, 65-69
- ^ M. Minnaert; The Nature of Light and Colour in the Open Air; 1948; ISBN 978-0-486-20196-2.
- ^ 3.0 3.1 An Introduction to Mirages （页面存档备份，存于互联网档案馆） by Andy Young
- ^ SDSU.edu （页面存档备份，存于互联网档案馆）, "Atmospheric Optics Glossary" by Andy Young
- ^ Durst and Bull. Met. Mag. 85. 1956: 237–242.
- ^ Andrew, Young. Annotated bibliography of mirages, green flashes, atmospheric refraction, etc.. [2012-01-28]. （原始内容存档于2011-03-09）.
- ^ 蜃，大蛤蜊。传说蜃能吐气而形成楼台城市等景观。