海市蜃楼的形成原因及现象从物理学光偏折角度详细解释沙漠和海边的不同

海市蜃楼的形成原因及现象从物理学光偏折角度详细解释沙漠和海边的不同
海市蜃楼的形成原因及现象
从物理学光偏折角度详细解释沙漠和海边的不同

海市蜃楼的形成原因及现象从物理学光偏折角度详细解释沙漠和海边的不同
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.
就拿夏蜃的形成来说吧.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.


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.也就是因海面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同,对光线折射而产生的.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.
000‘海市蜃楼形成原因’0000000000
在平静无风的海面航行或在海边了望,往往会看到空中映现出远方船舶、岛屿或城廓楼台的影像；在沙漠旅行的人有时也会突然发现,在遥远的沙漠里有一片湖水,湖畔树影摇曳,令人向往.可是当大风一起,这些景象突然消逝了.原来这是一种幻景,通称海市蜃楼,或简称蜃景.

海市蜃楼示意图
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.当投向交界面的光线如左下图所示的情况时,光线就全部反射到水里,再没有折射到空气中去的光线了.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.
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（正常情况是下暖上凉,平均每升高100米,气温降低0.6℃ 左右）.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.
我国渤海中有个庙岛群岛,在夏季,白昼海水温度较低,空气密度会出现显著地下密上稀的差异,在渤海南岸的蓬莱县（古时又叫登州）,常可看到庙岛群岛的幻影.宋朝时候的沈括,在他的名蓍《梦溪笔谈》里就有这样的记载：
“登州海中时有云气,如宫室台观,城堞人物,车马冠盖,历历可睹.”这就是他在蓬莱所看到的上现蜃景.
公元1624年7月6日（明天启四年五月二十一日）,登州海面上发生了历时七个多小时的海市蜃楼,当时即将离任的登莱巡抚袁可立目睹了整个过程,心情十分激动,一首《海市诗》详实地将当时的盛况记录下来,文辞优美,可以让没有见过海市的人,产生身临其境的感觉,再加上董其昌的书法,成为东海上的不朽之作.1933年5月22日上午11点多钟,青岛前海（胶州湾外口）竹岔岛上也曾发现过上现蜃景,一时轰传全市,很多人前往观看.1975年在广东省附近的海面上,曾出现一次延续6小时的上现蜃景.
不但夏季在海面上可以看到上现蜃景,在江面有时也可看到,例如1934年8月2日在南通附近的江面上就出现过.那天酷日当空,天气特别热,午后,突然发现长江上空映现出楼台城廓和树木房屋,全部蜃景长20多里.约半小时后,向东移动,突然消逝.后又出现三山,高耸入云,中间一山,很象香炉；又隔了半小时,才全部消失.
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.
总而言之,这是一种十分有趣的折射现象. 回答者： 726600064 | 二级 | 2010-11-19 20:41
因为光只有在均匀的介质中才沿直线传播,但如果介质疏密不均匀,光线就不会沿直线传播,而发生折射,海市蜃楼就是因为大气疏密不均,使物体的光线不能进入我们的眼睛,但有一些射向空中的光线发生折射,进入观察着的眼睛,逆着光线望去,就感到看到了远处的物体. 回答者： 十亿个为啥啊 | 一级 | 2010-11-21 16:50
海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生反射而产生的.在夏天,海面上的下层空气温度往往比上层低,密度比上层大,折射率也会比上层大.我们能把海面上的空气都看做是因为折射率不同的大量水汽层组成的.远处的山峰、船舶以及楼房、人等发出的光线射向空中时,因为不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层空气的入射角会不断增大,导致全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就可以看到远方的景物悬在空中.在沙漠里也可以看到蜃景.太阳照在沙地上,以后接近沙面的热空气层往往比上层空气的密度小,折射率也小.从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时会被折射,入射角也慢慢增大,也会发生全反射,人们逆着反射光线看去,就可以看到远处物体的倒影,好象是从水面反射出来一样.沙漠里的行人经常被这种景象而迷惑,认为前方有水源而奔向前去,但是,它总是可望而不可即的.
简单的就是光的折射 回答者： 番茄水 | 二级 | 2010-11-23 21:00
那些现象是真实的存在于我们这个世界
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,古人归因于蛟龙之属的蜃,吐气而成楼台城廓,因而得名.海市蜃楼是光线在铅直方向密度不同的气层中,经过折射造成的结果.常分为上现、下现和侧现海市蜃楼.
我们来做个实验：取一只杯子,倒入大半杯水,放在太阳光下,再在杯中插入一根筷子.这是你看到水中的筷子和水面上的筷子象折段一样.这是光线折射造成的；光在同一密度的空气中行进时,光的速度不变,始终以直线的方向前进；但当光倾斜地由空气进入水的时候,水的密度变了,光的速度就会发生改变,并使前进的方向发生曲折.
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
沙漠中的海市蜃楼是在离我们很远的前方 如果单单靠走的话不知道要走多成时间,当然地球是圆的你背着走也能走到的但是路途更远了蜃景的种类很多,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. 回答者： 夏沫y玛奇朵 | 一级 | 2010-11-23 21:26
海市蜃楼的形成
海市蜃楼经常发生在沿海,在沙漠偶尔也可见到.人们可以看到房屋,人,山,森林等景物,并且可以运动,栩栩如生.有人认为是人间仙境.现在,人们把海市蜃楼说成是大气折射的结果,把远处的景物折射到近处来了.其实,这是现代科学解释不了的一种自圆其说.
在三界之内,也有很多层物质空间.宗教中提到的九大层天,十八层地狱,如天人,鬼都是在不同空间.我们的人眼就看不到他们.
在我们的空间的人所能看到的光是在可见光范围之内(400-700 nm).我们看到的物质是因为我们的眼睛可以接受其反射的可见光.在夜里,物质发出的红外线我们就接收不到.即使在可见光范围之内,如果光过强或过弱,我们也不能看到.人眼是由我们这个空间的物质构成的,是由最大一层分子组成的最大一层粒子构成的,只适合看到一定能量范围的光.
如果是分子组成的稍微小于最大一层粒子的那层空间粒子的时候,人眼就看不到了,更不要说由分子组成的更小粒子的空间了.对人来讲,这些物质反射的光是不可见光.但是,这个空间的生命却能接收到这层空间物质反射的光,并能看到这层空间的物质,因为组成他们眼睛的分子颗粒和人眼分子颗粒不同.
海市蜃楼是另外空间的真实体现.在物质的运动下,反映到我们这个空间里来了.一种海市蜃楼发生在海上.这里空气湿度大,在一定范围之内的空间空气湿度比较大,另外厚度比较大,这样大面积的水蒸汽在运动下阴差阳错地就能形成一个巨大的透镜系统.就象一个巨大的放大镜和显微镜一样,把微观世界的另外空间的景象反映到我们的空间来了.人眼就能观察到了.
另外,人们看到的海市蜃楼的景象有时是运动的,空间的物质就是运动的.在沙漠或其它地方,如果物质在运动下也能形成一个巨大的微观观测系统,人们就可以观测到另外空间了,也就是人们所说的海市蜃楼.
海市蜃楼也经常发生在雨后,这时的空气湿度较大,也易形成透镜系统.
当近地面的气温剧烈变化,会引起大气密度很大的差异,远方的景物,在光线传播时发生异常折射和全反射,从而造成蜃景.
我国山东蓬莱县,常可见到渤海的庙岛群岛幻景,素有“海市蜃楼”之称.
海市蜃楼是近地面层气温变化大,空气密度随高度强烈变化,光线在铅直方向密度不同的气层中,经过折射进入观测者眼帘造成的结果.常分为上现、下现和侧现海市蜃楼.
其实,宇航员在太空旅行过程中看到被放大的地球景物,这种现象有时也被称为海市蜃楼 回答者： 热心网友 | 2010-11-29 19:44
夏天,在平静无风的海面上,向远方望去,有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、 集市、庙宇等景象出现在远方的空中.古人不明白产生这种景象的科学原因,根据想象认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“海市蜃楼”,也叫蜃景.







而事实上,海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而形成的.夏天,海面上的下层空气,其温度比上层低,密度比上层大,折射率也比上层大.我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的.远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时,由于不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层空气的入射角不断增大,以致发生全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,也就是所谓的“海市蜃楼”.
在沙漠里也会看到蜃景.太阳照到沙地上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小.从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角逐渐增大,也可能发生全反射,人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒景,仿佛是从水面反射出来的一样.沙漠里的行人常被这种景象所迷惑,以为前方有水源而奔向前去,但总是可望而不可及.
在炎热夏天的柏油马路上,有时也能看到上述现象.贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样,比上层空气的折射率小.从远处物体射向路面的光线,也可能发生全反射,从远处看去,路面显得格外明亮光滑,就像用水淋过一样. 回答者： 靠坏孩子 | 一级 | 2010-11-29 20:25
海市蜃楼是一种因光的折射而形成的自然现象, 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,古人归因于蛟龙之属的蜃,吐气而成楼台城廓,因而得名. 蜃景常在海上、沙漠中产生.海市蜃楼是光线在延直线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 回答者： 00cderfv | 二级 | 2010-11