海市蜃楼

常见自然现象 更新时间:2024-03-28

海市蜃楼

海市蜃楼

海市蜃楼是自然发生的光学现象,它将光线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。蜃景可以分类为“下蜃景”(意思是低)、“上蜃景”(意思是高)和“复杂蜃景”,一种包含一系列异常复杂,垂直堆栈影像,形成快速变化蜃景的上蜃景。

海市蜃楼简介

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。

海市蜃楼形成条件

蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。

就拿下蜃的形成来说。夏季沙漠中烈日当头,沙土被晒得灼热,因沙土的比热小,温度上升极快,沙土附近的下层空气温度上升得很高,而上层空气的温度仍然很低,这样就形成了气温的反常分布,由于热胀冷缩,接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大,这样空气的折射率是下层小而上层大。当远处较高物体反射出来的光,从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射,其入射角逐渐增大,增大到等于临界角时发生全反射,这时,人要是逆着反射光线看去,就会看到下蜃。

柏油马路因路面颜色深,夏天在灼热阳光下吸收能力强,同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大,而下层空气热、密度小的分布特征,所以也会形成下蜃。

沙漠里的海市蜃楼奇景

发生在沙漠里的“海市蜃楼”,就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。沙漠里,白天沙石受太阳炙烤,沙层表面的气温迅速升高。由于空气传热性能差,在无风时,沙漠上空的垂直气温差异非常显著,下热上冷,上层空气密度高,下层空气密度低。当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时,光的速度发生了改变,经过光的折射,便将远处的绿洲呈现在人们眼前了。在海面或江面上,有时也会出现这种“海市蜃楼”的现象。

海市蜃楼是一种光学幻景,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。海市蜃楼简称蜃景,根据物理学原理,海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度,而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因海面上冷空气与高空中暖空气之间的密度不同,对光线折射而产生的。

海市蜃楼成因

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。

海市蜃楼上蜃景

海市蜃楼

上蜃景,名称来自于意大利的MorganleFay,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。

海市蜃楼下蜃景

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。

海市蜃楼天体的海市蜃楼

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。

海市蜃楼史书记载

《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’。或曰‘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。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。”

海市蜃楼文化记载

苏轼 的《海市诗》:“东方云海空复空,群仙出没空明中,摇荡浮世生万象,岂有贝阙藏珠宫?心知所见皆幻影,敢以耳目烦神工。岁寒水冷天地闭,为我起蛰鞭鱼龙。”

南宋遗民人林景熙的《蜃说》,全文一百多字,是描写海市蜃楼很好的一篇散文。

清代施闰章有《观海市诗》

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》卷十四)也是一篇海市蜃楼的记载。

海市蜃楼出现记录

海市蜃楼出现记录国外近代海市蜃楼

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。

海市蜃楼出现记录秦皇岛海市蜃楼

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。

海市蜃楼出现记录威海海市蜃楼

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。

海市蜃楼出现记录广州市海市蜃楼

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 。

海市蜃楼出现记录珠海海市蜃楼

珠海海市蜃楼

2013年4月30日早上,在九洲港的海面上疑现“海市蜃楼”,海面上漂浮着“塔吊”,非常清晰 。

当天下午近6时的时候,东边的海上“多”出了一座群山,群山上半部分非常清晰,而下半部分就是浩瀚飘渺的云雾连接着海水。群山渐渐模糊,逐渐被隐去,与天色融为一体,直至完全消失。整个过程大约持续了20多分钟 。

海市蜃楼与海滋的区别

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。

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