海市蜃樓：大自然的魔術

徐海 楚婉苓 楊敏 公明

“我要穿越這片沙漠/找尋真的自我/身邊只有一匹駱駝陪我 我尋找沙漠綠洲/出現海市蜃樓”不知道你是否聽過《沙漠駱駝》這首歌？這首歌把在現實生活壓力下的聽眾帶到了那既蒼涼迷茫又熱情豪邁的大漠黃沙中。或許，每個人心中都曾有過“跨上沙漠之舟，提上一壺烈酒，穿越沙漠尋找真的自我”的夢，歌曲借駱駝堅韌不拔、自強不息的品格提醒人們不要懼怕前方迷途，努力堅持方能走出黑暗，迎來綠洲。歌曲中的沙漠綠洲是旅者心中的海市蜃樓，更是旅者心中的美好夢想。那么，歌中的海市蜃樓在現實生活中真的存在嗎？就讓我們一起來揭開海市蜃樓的神秘面紗吧。

以一位站在沙漠熱面上的觀察者望向棕櫚樹為例，說明海市蜃樓現象

海市蜃樓真的存在嗎？

是的，海市蜃樓真的存在！

海市蜃樓是大氣折射而產生的一種光學現象，而這種折射主要是由上下層空氣的溫度和密度所致，一般多出現于海上和沙漠中。在海面上，由于近海面的地方溫度較低、密度較大，而空中溫度較高、密度較小，光線發生折射將遠處物體的虛像呈現在海面之上，從而出現我們常說的海市蜃樓;而沙漠中則正好相反，下熱上冷，光線發生折射，在沙地中形成倒像，從而將遠處的景象呈現出來，讓人誤以為有湖水、綠洲。

另外，城市中的海市蜃樓一般出現在夏天的柏油馬路上。在炎熱的夏天，柏油馬路吸收光和熱的能力很強，地表溫度高，會在路面上空形成上層空氣冷、密度大，而下層空氣熱、密度小的分布特征，這與沙漠里的情況相似。

在山東省蓬萊市海面拍攝到的海市蜃樓（圖片來源 / Wiki）

一個地方在6 分鐘內的各種蜃景：最上面的內框顯示的是法拉隆群島的下蜃景，第二個內框是法拉隆群島與左方的綠閃光，最下面的三個內框和主框架顯示的是法拉隆群島的上蜃景（圖片來源 / Wiki）

沙漠中出現的海市蜃樓，會使人很難辨別遠處的物體，同時也會使遠處視野的輪廓變得模糊不清，就感覺好像被一片水包圍著，而那片區域高出來的部分看上去就像水中的“島嶼”。另外，海市蜃樓還會使識別目標、估計射程、發現人員等變得十分困難。不過，如果找到一個高一點的地方（高出沙漠地面3米左右），那就可以避開貼近地表的熱空氣，從而克服海市蜃樓幻境。總之，只要稍稍調整一下觀望的高度，海市蜃樓現象就會消失，或者它的外觀和高度會發生改變。

海市蜃樓：都是光線惹的禍

自古以來，海市蜃樓就為世人所關注。在西方神話中，海市蜃樓被描繪成魔鬼的化身，是死亡和不幸的兇兆;中國古代則把海市蜃樓看成是仙境，秦始皇、漢武帝就曾多次派人去蓬萊仙境尋求靈丹妙藥。

根據出現的位置相對于原物的方位，海市蜃樓可以分為上蜃景、下蜃景和側蜃景。

上蜃景是常發生于海上的蜃景，多為正立像。上蜃景是一種快速變化的蜃景，幾乎可以在任何區域中觀察到，但最常見的還是在極地，特別是有著一致低溫的大片冰層地區。在極地出現的上蜃景現象，都是在相對較冷的天氣情況下被觀察到的，而在沙漠、海洋和湖泊，則容易在天氣炎熱時觀察到。要生成上蜃景，逆溫層需要對光線造成強大的偏折，且在逆溫層內的偏折必須大于地球表面的曲率，該現象才會產生。

在春天的莫哈維沙漠出現的下蜃景（圖片來源 / Wiki）

下蜃景是常發生于沙漠中的蜃景。之所以稱為“下”是因為看見的影像是在實際物體下方的緣故。來自遠方特定距離物體的光線全都穿越幾乎相同的空氣層，并且全部都有相同的偏折量，因此來自物體頂端的光線將比那些來自底部的光線更低，所以這些蜃景經常是倒立的。下蜃景的影像是不穩定的。因為隨著熱空氣的上升和冷空氣的下降，不同溫度的空氣層混合會引起上升的湍流，圖象會因此而被扭曲。它也可能會振動、垂直擴展（高聳）或橫向擴展（水平變寬）。如果有幾層不同的溫度層，可能會導致蜃景重疊。

側蜃景是常發生于巖壁等附近的蜃景，多為正立像。這種蜃景類似于下蜃景，當垂直表面（如巖壁、墻面）經暴曬而使空氣形成水平溫度梯度時，由于大氣折射，旁邊的物體會在靠近高溫表面的一側產生一個對稱的虛像，這種蜃景對于環境要求更高，所以也比較少見。

知識鏈接

海市蜃樓形成條件及特點

形成條件：

1.大氣很穩定，風力較小;

2.大氣有強烈的逆溫層;

3.大氣密度有明顯的變化。

特點：

海市蜃樓有兩大特點：一是在同一地點重復出現，比如美國的阿拉斯加上空經常會出現蜃景;二是出現的時間一致，比如中國蓬萊的蜃景大多出現于每年的5、6月份，俄羅斯齊姆良斯克附近蜃景往往是在春天出現，而美國阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天內出現。

海市蜃樓DIY

在一間不通風的屋子里，首先把一塊長1.5米、寬20厘米的平滑鐵片橫放在幾根用鐵管（或木棍）做成的小柱子上，再在鐵片上撒上薄薄一層沙，做成沙漠型的表面。其次，用深色的紙剪成樹和駱駝，貼在一塊毛玻璃（乳白色玻璃）上，然后把毛玻璃放在鐵片的一端，和鐵片垂直，使樹和駱駝露在沙層上面。第三，在毛玻璃后下方，用一只手電筒向上照射，從鐵片的另一端看去，就好像樹木和駱駝后面襯托著明亮天空一樣。接著，在鐵片下面放三只小的煤球爐進行加熱（或用一只長型的炭盆，有條件時用長型的電爐加熱最為理想）。注意，加熱時，要使鐵片受熱均勻，特別是靠近毛玻璃一端2/3的地方。

當加熱一段時間以后，用手靠近沙面，感到很熱時，開始沿薄鐵片往毛玻璃方向觀察。這時你會發現沙面下方出現樹木和駱駝的倒影，就好像樹木和駱駝旁邊有湖水時所形成的倒影一樣。這種現象就是“海市蜃樓”。

延伸閱讀

海市蜃樓與海滋的分辨

海滋是類似海市蜃樓的一種光學現象。在春夏、夏秋之交，海水與水面的空氣層易出現較大溫差，光線通過密度不同的大氣層便會發生折射，導致海上島嶼、船只等景物產生變形并“脫離”海面。

海市蜃樓與海滋的區別在于一遠一近，一虛一實。在沙漠上空或東海海面上空出現萬里以外的城市的景色，就是海市蜃樓;而在海島上面重現本島之景，則是海滋。海市蜃樓奇景多但稍縱即逝，海滋景觀存在時間則較長。

液氮：仙氣飄飄 辣手摧花

“忽聞海上有仙山，山在虛無縹渺間。樓閣玲瓏五云起，其中綽約多仙子。”詩詞中對于海市蜃樓這一自然現象的描寫，總是免不了與天宮仙子、虛無縹緲這些詞建立起聯系。而隨著科技水平的不斷發展，我們不僅能很好地解釋清楚海市蜃樓的成因，更能通過特殊的手段模擬出仙界云霧繚繞、美輪美奐的醉人景色。這就少不了液氮這位神奇的小幫手。

利用這神奇有趣的液氮，我們可以進行很多有趣的實驗，比如辣手摧花。將新鮮的玫瑰花輕輕放入彌漫著白霧的液氮之中，你便能聽到“滋滋”的聲響。片刻之后拿起，盡管玫瑰花外觀上沒有什么變化，但它似乎已變得堅硬無比了。我們接著戴上手套，用手輕捏這“被冰封的美麗”，或是拿著它往桌上敲打，可憐的玫瑰花瞬間就成為了碎花塊，散落各處。望著這如同海市蜃樓般一碰就碎、虛而不實的玫瑰花瓣，你是否了解這其中的奧秘呢？原來，溫度極低的液氮可以瞬間冰凍住玫瑰花，使得它雖然維持住了新鮮自然的原始形態，但卻因為急速的冰凍過程而變得十分“脆”，失去了新鮮花瓣的韌性，因而承受不住強力的沖擊，看來這種“永恒的美麗”也是有代價的呀！

（責任編輯 / 岳萌?? 美術編輯 / 張志浩）