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词条 海市蜃楼
释义

§ 简介

蓬莱海市蜃楼

海市蜃楼是一种因光的折射而形成的自然现象。它也简称蜃景,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。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。

§ 成因

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。鱼它城海市蜃楼

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理论,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。

§ 上蜃景

海市蜃楼

上蜃景,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。他会更替的出现被压缩或伸展、倒置和抬升的影像。上蜃景也是一种快速变化的蜃景。

上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。在极地的上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。要生成上蜃景,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。

在这样的条件下,光线被偏折并且成为弧形。一为观测者的位置必须在其中或低于大气波导之下才能看见上蜃景。

从海平面到高山顶,甚至在飞机上,在大气层的任何高度都可以看见上蜃景。

§ 下蜃景

海市蜃楼

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致是油。这被称为“沙漠蜃景”或“高速路蜃景”。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现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,可能会混核好几个蜃景,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伴度 (等同于月球或太阳的视直径),并且与实物相距只有几公里。

§ 天体的海市蜃楼

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。

§ 出现记录

海市蜃楼1853年,英国传教士艾约瑟向中国浙江张福僖系统介绍了西方光学知识,详细地描述了海市蜃楼,并用光学原理分析其成因。1876年,英国传教士金楷理也向江苏省赵元益介绍了海市蜃楼的成因。

1815年6月18日早晨,英国、普鲁士联军与拿破仑的军队在滑铁卢进行战役。距此105千米远的比利时小城镇市民竟看到天空中战马奔驰、大炮无声地发射、密集的队伍冲杀的奇异幻景。

1920年夏,美国新墨西哥州巴格达车站居民看到天空中有一个干枯的湖,湖周散落着城镇,街道上的招牌和行人的衣着款式都清晰可辨。这却是远离该地800千米之遥的圣约瑟小城的实景。

秦皇岛海市蜃楼

2004年曾有摄影爱好者偶然拍到秦皇岛出现类似海市蜃楼的图片,但由于气象专家对数码影像处理技术的怀疑,并未对当时的记录予以完全肯定。在上世纪60年代,秦皇岛也曾有过出现海市蜃楼的记录,但由于当时技术条件落后,并没有留下影像记录。

威海海市蜃楼

2005年11月16日上午11时许,在刘公岛东南方向,碧波荡漾的海面上,一座绵延数公里的“山峰”清晰可见,如同平日里雾气笼罩的刘公岛。当天下午4时许,这一绵延的山峰还未完全消退。

广州市海市蜃楼

2011年5月10日早上,广州塔现“空中皇冠”奇景, 专家称是海市蜃楼。[1]

§ 与海滋的区别

海市蜃楼和海滋都是一种光学现象。春夏、夏秋之间,万里无云,海水与水面的空气层易出现较大温差,水面的气层与空中的气层密度便发生较大差异,光线通过密度不同的气层便会发生折射或全反射,就形成了海市蜃楼和海滋的奇观。

据专家介绍,海市蜃楼与海滋的区别在于一远一近,一虚一实。在沙漠上空或东海海面上空出现万里以外的城市的景色,就是海市蜃楼;而在海岛上面重现本岛之景,则是海滋。海市蜃楼奇景多但稍纵即逝,海滋景观存在时间则较长。[2]

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更新时间:2024/11/13 16:54:49