蜃氣樓(自然現象)

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平靜的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方,偶爾會在空中或地下出現高大樓台、城廓、樹木等幻景,稱為海市蜃樓。這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,古人歸因於蛤蜊之屬的蜃,吐氣而成樓台城廓,由此得名。

基本介紹

  • 中文名:蜃氣樓
  • 外文名:Mirage
  • 別稱:海市蜃樓
  • 別稱:蜃景
現象介紹,形成原因,

現象介紹

海市蜃樓奇觀並不只是海上獨有,每年五到十月,在新疆鄯善沙漠,經常會有湖水現沙丘、荒漠起高樓的蜃景。央視帶你多角度、立體式,呈現海市蜃樓!快來看看這一自然奇觀。
海市蜃樓是一種因光的折射而形成的自然現象。它也簡稱蜃景,是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。2011年5月9日下午4時左右,海口市沿海出現海市蜃樓奇觀,持續一個小時左右。2011年5月10日,廣州塔又現“空中皇冠”奇景, 專家稱是海市蜃樓。2013年4月30日,在珠海九洲港的海面上疑現“海市蜃樓”,海面上漂浮著“塔吊”。

形成原因

在平靜無風的海面航行或在海邊瞭望,往往會看到空中映現出遠方船舶、島嶼或城廓樓台的影像;在沙漠旅行的人有時也會突然發現,在遙遠的沙漠裡有一片湖水,湖畔樹影搖曳,令人嚮往。可是當大風一起,這些景象突然消逝了。原來這是一種幻景,通稱海市蜃樓,或簡稱蜃景。
為什麼會產生這種現象呢?要解答這個問題,得先從光的折射談起。
當光線在同一密度的均勻介質內進行的時候,光的速度不變,它以直線的方向前進,可是當光線傾斜地由這一介質進入另一密度不同的介質時,光的速度就會發生改變,進行的方向也發生曲折,這種現象叫做折射。當你用一根直桿傾斜地插入水中時,可以看到桿在水下部分與它露在水上的部分好像折斷的一般,這就是光線折射所成的,有人曾利用裝置,使光線從水裡投射到水和空氣的交界面上,就可以看到光線在這個交界面上分兩部分:一部分反射到水裡,一部分折射到空氣中去。如果轉動水中的那面鏡子,使投向交界面的光線更傾斜一些,那么光線在空氣中的折射現象就會顯得更厲害些。當投向交界面的光線如左下圖所示的情況時,光線就全部反射到水裡,再沒有折射到空氣中去的光線了。這樣的現象叫做全反射。
空氣本身並不是一個均勻的介質,在一般情況下,它的密度是隨高度的增大而遞減的,高度越高,密度越小。當光線穿過不同高度的空氣層時,總會引起一些折射,但這種折射現象在我們日常生活中已經習慣了,所以不覺得有什麼異樣。
在夏季,白晝海水溫度比較低,特別是有冷水流經過的海面,水溫更低,下層空氣受水溫更低,下層空氣受水溫影響,比上層空氣更冷,所以出現下冷上暖的反常現象(正常情況是下暖上涼,平均每升高100米,氣溫降低0.6℃ 左右)。下層空氣本來就因氣壓較高,密度較大,再加上氣溫又較上層更低,密度就顯得特別大,因此空氣層下密上疏的差別異常顯著。
假使在我們的東方地平線下有一艘輪船,一般情況下是看不到它的。如果由於這時空氣下密上稀的差異太大了,來自船舶的光線先由密的氣層逐漸折射進入稀的氣層,並在上層發生全反射,又折回到下層密的氣層中來;經過這樣彎曲的線路,最後投入我們的眼中,我們就能看到它的像。由於人的視覺總是感到物像是來自直線方向的,因此我們所看到的輪船映像比實物是抬高了許多,所以叫做上現蜃景。
我國渤海中有個廟島群島,在夏季,白晝海水溫度較低,空氣密度會出現顯著地下密上稀的差異,在渤海南岸的蓬萊縣(古時又叫登州),常可看到廟島群島的幻影。宋朝時候的沈括,在他的名蓍《夢溪筆談》里就有這樣的記載:
“登州海中時有雲氣,如宮室台觀,城堞人物,車馬冠蓋,歷歷可睹。”這就是他在蓬萊所看到的上現蜃景。
像蒲松齡的《山市》中也有記載。
公元1624年7月6日(明朝天啟四年五月二十一日),登州海面上發生了歷時七個多小時的海市蜃樓,當時即將離任的登萊巡撫袁可立目睹了整個過程,心情十分激動,一首《海市詩》詳實地將當時的盛況記錄下來,文辭優美,可以讓沒有見過海市的人,產生身臨其境的感覺,再加上董其昌的書法,成為東海上的不朽之作。1933年5月22日上午11點多鐘,青島前海(膠州灣外口)竹岔島上也曾發現過上現蜃景,一時轟傳全市,很多人前往觀看。1975年在廣東省附近的海面上,曾出現一次延續6小時的上現蜃景。
不但夏季在海面上可以看到上現蜃景,在江面有時也可看到,例如1934年8月2日在南通附近的江面上就出現過。那天酷日當空,天氣特別熱,午後,突然發現長江上空映現出樓台城廓和樹木房屋,全部蜃景長20多里。約半小時後,向東移動,突然消逝。後又出現三山,高聳入雲,中間一山,很像香爐;又隔了半小時,才全部消失。
在沙漠裡,白天沙石被太陽曬得灼熱,接近沙層的氣溫升高極快。由於空氣不善於傳熱,所以在無風的時候,空氣上下層間的熱量交換極小,遂使下熱上冷的氣溫垂直差異非常顯著,並導致下層空氣密度反而比上層小的反常現象。在這種情況下,如果前方有一棵樹,它生長在比較濕潤的一塊地方,這時由樹梢傾斜向下投射的光線,因為是由密度大的空氣層進入密度小的空氣層,會發生折射。折射光線到了貼近地面熱而稀的空氣層時,就發生全反射,光線又由近地面密度小的氣層反射回到上面較密的氣層中來。這樣,經過一條向下向下凹陷的彎曲光線,把樹的影像送到人的眼中,就出現了一棵樹的倒影。

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