蜃景现象出现在夏季

海市蜃楼之谜

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，古人归因于蚊龙之唇的蜃，吐气而成楼台城廓，因而得名。

史书记载《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”。或日“蛟蜃之气所为”，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。伺本处父老，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。

南宋遗民林景熙的《蜃说》，全文一百多宇，是描写海市蜃楼最好的一篇散文。

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，月令所谓雉人大海为蜃是也。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。”

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。”蒲松龄山市：奂山山市“高垣睥睨，连亘六七里，居然城郭矣”（《聊斋志异》卷六），描述的是“山中蜃景”，与海市蜃楼相似。

蜃景不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。海市蜃楼是光线在穿过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。

日落时由于光线折射的原因，地平线上的太阳常常看起来好象更大，甚至会变成椭圆形。严重的折射现象“削平”了太阳的顶部，太阳下面的倒影就是所谓的“下蜃景”。这是最常见的一种海市蜃楼景象，炎热的夏天在高速公路上也经常可以看见这种情景。

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；二是出现的时间一定，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。

为什么会产生这种现象呢？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。当光线就全部反射到水里，再没有折射到空气中去的光线时，这样的现象叫做全反射。

空气本身并不是一个均匀的介质，在一般情况下，它的密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小。当光线穿过不同高度的空气层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异样。

可是当空气密度在垂直变化出现反常，并会导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼的现象。由于空气密度反常的具体情况不同，海市蜃楼出现的型式也不同。

在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面：水温更低，下层空气受水温影响，较上层空气为冷，出现下冷上暖的反常现象。下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著。

假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密度的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景。

在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象。在这种情况下，如果前方有一棵树，它生长在比较湿润的一块地方，这时由树梢倾斜向下投射的光线，因为是由密度大的空气层进入密度小的空气层，会发生折射。折射光线到了贴近地面热而稀的空气层时，就发生全反射，光线又由近地面密度小的气层反射回到上面较密的气层中来。这样，经过一条向下凹陷的弯曲光线，把树的影像送到人的眼中，就出现了一棵树的倒影。

由于倒影位于实物的下面，所以又叫下现蜃景。这种倒影很容易给予人们以水边树影的幻觉，以为远处一定是一个湖。凡是曾在沙漠旅行过的人，大都有类似的经历。拍摄影片《登上希夏邦马峰》的一位摄影师，行走在一片广阔的干枯草原上时，也曾看见这样一个下现蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮饭。等他跑到那里一看，什么水源也没有，才发现是上了蜃景的当。这是因为干枯的草和沙子一样，可以被烈日晒得热浪滚滚，使空气层的密度从下至上逐渐增大，因而产生下现蜃景。

无论哪一种海市蜃楼，只能在无风或风力极微弱的天气条件下出现。当大风一起，引起了上下层空气的搅动混合，上下层空气密度的差异减小了，光线没有什么异常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。