海市蜃樓的科學解讀

圖1 海市蜃樓（www.tianqi.com）

圖2 光的反射與折射（www.ovlighting.com）

圖3 海市蜃樓的科學原理（www.ytcutv.com）

奇妙之光

朋友們，您們知道什麼是海市蜃樓嗎？海市蜃樓形成的科學原理是什麼？在人類歷史上都有那些關於海市蜃樓的歷史傳說？請聽我慢慢道來。

首先我們來看什麼是海市蜃樓？

海市蜃樓簡稱「蜃景「，它指的是一種自然的光現象，也稱」光學幻景「。在我國蓬萊等一些地方的海面，江面，湖面以及一些地方的戈壁沙漠，有幸我們會偶爾看到一種奇妙的光學現象——在空中憑空出現一些高大的樓台，城廓，人物以及樹木等幻景，這些幻景非常逼真，就好象真實地在那裡存在一樣，讓人匪夷所思（見圖1）。

其實，海市蜃樓這種自然現象不僅現在有，遠在古代，就有這方面的記載。宋朝著名科學家沈括在他的著作《夢溪筆談》中寫道：「登州海中，時有雲起，如宮室，台觀，城堞，人物，車馬，冠蓋，歷歷可見，謂之」海市。

根據我國古代傳說，蜃是蛟龍的一種屬性，它能使蛟龍吐氣，從而產生樓台城廓，而海市呢，則是海上神仙居住的地方，因此人們把這個由蛟龍吐氣產生的物體或疑似神仙居住的地方稱為「海市蜃樓」。

顯然古人對海市蜃樓的解釋並非科學。大家現在已經知道了，海市蜃樓絕非蛟龍吐氣產生，也不是什麼神仙居住的地方。而是一種自然的光學現象——由於地球上的物體反射的光經過大氣折射而形成的一個虛像。

光的基本性質之一就是光在均勻介質中是沿直線傳播的，這一結論在我們日常生活中很容易得到證實：如太陽光底下站立出現的人的影子；太陽光穿過茂密的樹林而出現的直射的光線。然而一旦光遇到兩個介質的分界面時，光的方向就會發生改變，產生反射和折射。一個光以另一角度返回原介質，稱為反射光，另一光則射到另一介質，稱為折射光（見圖2）。

大家知道，我們生活中的空氣並不是一個均勻的介質，一般情況下，空氣的密度是隨高度的增大而遞減的，高度越高，密度越小。當光線穿過不同高度空氣層時，就會產生折射。

現在假設我們在海邊看到一幅懸浮在海平面上方的物體。但那是幻影，此時在這個地方並不存在此物體，但它確實存在，只不過是在海平面以下的另外某一個地方。

光是沿著直線傳播的，所以如果沒有發生海市蜃樓，您是看不到這個真實的場景的，因為真實的物體處于海平面以下，但由於這時空氣層下密上疏，這樣來自這個物體的光線先由密的氣層逐漸折射進入稀的氣層，並在上層發生全反射後，折回到下層密的氣層中來，經過這彎曲的線路，進入觀察者的眼中，於是我們就看到了位於地平線以下的某個物體的像了（見圖3）。這就是海市蜃樓形成的科學原理，簡單吧！

有關海市蜃樓的歷史故事或傳說很多，許多都與秦始皇有關，這裡可列舉一個例子。

大約在公元前221年，秦始皇用武力統一了中國。他自封為「皇帝」，因此稱為秦始皇，也是中國歷史上第一個皇帝。然而就在這一年，在臨洮出現了一個奇特的現象。當地的老百姓在天空中看到了十二個行走的巨人，這些巨人每個人的身高都有五丈長，非常高大，並且都穿著夷狄少數民族的服裝。

消息傳到首都咸陽。秦始皇馬上召集群臣來商量此事。討論的結論是，這一現象是一個祥瑞，標誌著天下從此太平，不再發生戰爭。秦始皇非常高興，令人在民間廣泛收集散落的兵器，並將其運到咸陽，熔化後，對應在空中出現的十二個巨人，鑄成十二個金人，放在宮廷各處，以昭告天下從此太平。

大家看看，古人是不是比較愚昧，其實也不能完全怪他們，因為當時的科學技術並不發達，所以只好這樣解釋了！大家想想，科學是不是很重要；掌握了科學，是不是就可以了解到自然界中出現的一些奇妙現象的奧秘了？

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