海市蜃楼：大自然的魔术

徐海 楚婉苓 杨敏 公明

“我要穿越这片沙漠/找寻真的自我/身边只有一匹骆驼陪我 我寻找沙漠绿洲/出现海市蜃楼”不知道你是否听过《沙漠骆驼》这首歌？这首歌把在现实生活压力下的听众带到了那既苍凉迷茫又热情豪迈的大漠黄沙中。或许，每个人心中都曾有过“跨上沙漠之舟，提上一壶烈酒，穿越沙漠寻找真的自我”的梦，歌曲借骆驼坚韧不拔、自强不息的品格提醒人们不要惧怕前方迷途，努力坚持方能走出黑暗，迎来绿洲。歌曲中的沙漠绿洲是旅者心中的海市蜃楼，更是旅者心中的美好梦想。那么，歌中的海市蜃楼在现实生活中真的存在吗？就让我们一起来揭开海市蜃楼的神秘面纱吧。

以一位站在沙漠热面上的观察者望向棕榈树为例，说明海市蜃楼现象

海市蜃楼真的存在吗？

是的，海市蜃楼真的存在！

海市蜃楼是大气折射而产生的一种光学现象，而这种折射主要是由上下层空气的温度和密度所致，一般多出现于海上和沙漠中。在海面上，由于近海面的地方温度较低、密度较大，而空中温度较高、密度较小，光线发生折射将远处物体的虚像呈现在海面之上，从而出现我们常说的海市蜃楼;而沙漠中则正好相反，下热上冷，光线发生折射，在沙地中形成倒像，从而将远处的景象呈现出来，让人误以为有湖水、绿洲。

另外，城市中的海市蜃楼一般出现在夏天的柏油马路上。在炎热的夏天，柏油马路吸收光和热的能力很强，地表温度高，会在路面上空形成上层空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征，这与沙漠里的情况相似。

在山东省蓬莱市海面拍摄到的海市蜃楼（图片来源 / Wiki）

一个地方在6 分钟内的各种蜃景：最上面的内框显示的是法拉隆群岛的下蜃景，第二个内框是法拉隆群岛与左方的绿闪光，最下面的三个内框和主框架显示的是法拉隆群岛的上蜃景（图片来源 / Wiki）

沙漠中出现的海市蜃楼，会使人很难辨别远处的物体，同时也会使远处视野的轮廓变得模糊不清，就感觉好像被一片水包围着，而那片区域高出来的部分看上去就像水中的“岛屿”。另外，海市蜃楼还会使识别目标、估计射程、发现人员等变得十分困难。不过，如果找到一个高一点的地方（高出沙漠地面3米左右），那就可以避开贴近地表的热空气，从而克服海市蜃楼幻境。总之，只要稍稍调整一下观望的高度，海市蜃楼现象就会消失，或者它的外观和高度会发生改变。

海市蜃楼：都是光线惹的祸

自古以来，海市蜃楼就为世人所关注。在西方神话中，海市蜃楼被描绘成魔鬼的化身，是死亡和不幸的凶兆;中国古代则把海市蜃楼看成是仙境，秦始皇、汉武帝就曾多次派人去蓬莱仙境寻求灵丹妙药。

根据出现的位置相对于原物的方位，海市蜃楼可以分为上蜃景、下蜃景和侧蜃景。

上蜃景是常发生于海上的蜃景，多为正立像。上蜃景是一种快速变化的蜃景，几乎可以在任何区域中观察到，但最常见的还是在极地，特别是有着一致低温的大片冰层地区。在极地出现的上蜃景现象，都是在相对较冷的天气情况下被观察到的，而在沙漠、海洋和湖泊，则容易在天气炎热时观察到。要生成上蜃景，逆温层需要对光线造成强大的偏折，且在逆温层内的偏折必须大于地球表面的曲率，该现象才会产生。

在春天的莫哈维沙漠出现的下蜃景（图片来源 / Wiki）

下蜃景是常发生于沙漠中的蜃景。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。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线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。下蜃景的影像是不稳定的。因为随著热空气的上升和冷空气的下降，不同温度的空气层混合会引起上升的湍流，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，可能会导致蜃景重叠。

侧蜃景是常发生于岩壁等附近的蜃景，多为正立像。这种蜃景类似于下蜃景，当垂直表面（如岩壁、墙面）经暴晒而使空气形成水平温度梯度时，由于大气折射，旁边的物体会在靠近高温表面的一侧产生一个对称的虚像，这种蜃景对于环境要求更高，所以也比较少见。

知识链接

海市蜃楼形成条件及特点

形成条件：

1.大气很稳定，风力较小;

2.大气有强烈的逆温层;

3.大气密度有明显的变化。

特点：

海市蜃楼有两大特点：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，比如中国蓬莱的蜃景大多出现于每年的5、6月份，俄罗斯齐姆良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。

海市蜃楼DIY

在一间不通风的屋子里，首先把一块长1.5米、宽20厘米的平滑铁片横放在几根用铁管（或木棍）做成的小柱子上，再在铁片上撒上薄薄一层沙，做成沙漠型的表面。其次，用深色的纸剪成树和骆驼，贴在一块毛玻璃（乳白色玻璃）上，然后把毛玻璃放在铁片的一端，和铁片垂直，使树和骆驼露在沙层上面。第三，在毛玻璃后下方，用一只手电筒向上照射，从铁片的另一端看去，就好像樹木和骆驼后面衬托着明亮天空一样。接着，在铁片下面放三只小的煤球炉进行加热（或用一只长型的炭盆，有条件时用长型的电炉加热最为理想）。注意，加热时，要使铁片受热均匀，特别是靠近毛玻璃一端2/3的地方。

当加热一段时间以后，用手靠近沙面，感到很热时，开始沿薄铁片往毛玻璃方向观察。这时你会发现沙面下方出现树木和骆驼的倒影，就好像树木和骆驼旁边有湖水时所形成的倒影一样。这种现象就是“海市蜃楼”。

延伸阅读

海市蜃楼与海滋的分辨

海滋是类似海市蜃楼的一种光学现象。在春夏、夏秋之交，海水与水面的空气层易出现较大温差，光线通过密度不同的大气层便会发生折射，导致海上岛屿、船只等景物产生变形并“脱离”海面。

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。

液氮：仙气飘飘 辣手摧花

“忽闻海上有仙山，山在虚无缥渺间。楼阁玲珑五云起，其中绰约多仙子。”诗词中对于海市蜃楼这一自然现象的描写，总是免不了与天宫仙子、虚无缥缈这些词建立起联系。而随着科技水平的不断发展，我们不仅能很好地解释清楚海市蜃楼的成因，更能通过特殊的手段模拟出仙界云雾缭绕、美轮美奂的醉人景色。这就少不了液氮这位神奇的小帮手。

利用这神奇有趣的液氮，我们可以进行很多有趣的实验，比如辣手摧花。将新鲜的玫瑰花轻轻放入弥漫着白雾的液氮之中，你便能听到“滋滋”的声响。片刻之后拿起，尽管玫瑰花外观上没有什么变化，但它似乎已变得坚硬无比了。我们接着戴上手套，用手轻捏这“被冰封的美丽”，或是拿着它往桌上敲打，可怜的玫瑰花瞬间就成为了碎花块，散落各处。望着这如同海市蜃楼般一碰就碎、虚而不实的玫瑰花瓣，你是否了解这其中的奥秘呢？原来，温度极低的液氮可以瞬间冰冻住玫瑰花，使得它虽然维持住了新鲜自然的原始形态，但却因为急速的冰冻过程而变得十分“脆”，失去了新鲜花瓣的韧性，因而承受不住强力的冲击，看来这种“永恒的美丽”也是有代价的呀！

（责任编辑 / 岳萌   美术编辑 / 张志浩）