海市蜃楼原理（海市蜃楼折射原理）

人们常常把那些虚幻的东西叫作海市蜃楼，或者把一些不现实的事情称为空中楼阁。原来，海市蜃楼和空中楼阁都是一种自然现象，它既是虚幻的，又是客观事物的实际反映。

平静的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶尔会在空中或“地下”出现高大楼台、城廓、树木等幻景，称海市蜃楼。我国山东蓬莱海面上常出现这种幻景，古人归因于蛟龙之属的蜃，吐气而成楼台城廓，因而得名。

蜃景不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。海市蜃楼是光线在铅直方向密度不同的气层中，经过折射造成的结果。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；二是出现的时间一致，比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的5、6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20日以后的20天内出现。

我国宋代著名科学家沈括在他的《梦溪笔谈》中对山东蓬莱的海市蜃楼作过比较生动的描述，说在海上云气中，对诸如宫殿、城墙、人物、车马等等，看得清清楚楚。

1934年8月2日，在江苏南通附近的长江上空也曾出现过海市蜃楼。那天酷日当空，天气异常闷热，江滨居民都到江堤上避暑。午后忽然阴云密布，只见长江中出现了一片奇景，长20多里，楼台城廓，树木房屋，分明可辨。半小时后，方见奇景向东移动。等到这片海市蜃楼消失之后，江上又出现三座高耸入云的大山。中间的一座形状像只巨大的香炉。

1957年在广东附近的海面上竟出现过长达6小时的海市蜃楼。30年代，曾经发生过一件轰动世界的“荷兰飞船”趣事。当时有一艘轮船在大西洋上碰上一条古老的帆船，正扬帆迎面驶来。船长眼看它越来越近，立即命水手改变航向。当这条帆船从船舷旁擦过去时，轮船上的几百名乘客才看清了这是一条古代的荷兰帆船，船上站着的尽是穿戴古代服装的人。原来，这也是海市蜃楼与人们开的一次玩笑。

那么，为什么会产生海市蜃楼这种现象呢？要解答这个问题，得先从光的折射谈起。 当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，进行的方向也发生曲折，这种现象叫做折射。

当你用一根直杆倾斜地插入水中时，可以看到杆在水下部分与它露在水上的部分好象折断的一般，这就是光线折射所成的，有人曾利用装置，使光线从水里投射到水和空气的交界面上，就可以看到光线在这个交界面上分两部分：一部分反射到水里，一部分折射到空气中去。如果转动水中的那面镜子，使投向交界面的光线更倾斜一些，那么光线在空气中的折射现象就会显得更厉害些。当光线全部反射到水里，再没有折射到空气中去的光线了。这样的现象叫做全反射。

海市蜃楼多出现在海洋、大湖、大江和沙漠的上空，它是一种光学现象，是光线在密度不同的空气中发生折射和全反射的结果。夏天，在风平浪静的水面上，上层空气被太阳晒得很热，密度小，贴近水面的空气受水流影响，温度较低，密度大。当上下两层空气的温度相差较大，密度上稀下密时，周围地平线下的岛屿、城镇、船只等景物反射出来的光线，通过上下折射和全反射，便可出现一个正立的映像。在陆地上，尤其在沙漠中，因白天受灼热的阳光照射，地面强烈增温，贴近地面的空气热得快，密度小；相反，上层的空气热得慢，密度大，当上下空气密度相差较大，呈上密下稀时，就会出现倒立的映像。当两层密度不同的空气相平行，也可出现侧现蜃楼。很多密度不同的气层稳定而缓慢移动时，就会产生变幻多端的海市蜃楼。