天氣越來越熱，一些地方出現(xiàn)海市蜃樓的頻率也變得越來越高了，比如青島——網(wǎng)傳昨天傍晚又出現(xiàn)了海市蜃樓。

下午5點15分左右，青島市民劉先生在海天中心南面輪船進出的海域，看到了明顯的三座大山景象，而這個方向本不應該有山的，他用相機記錄下這一情景（如下圖）。

海市蜃樓圖，圖源：劉先生

正常情況下的景象，圖源：劉先生

不過，從照片上看，劉先生記錄到的海市蜃樓景象（三座山）不是特別清晰，可能由于發(fā)生的時間較晚，光線不強，而且多云遮光，并不是一個很好形成海市蜃樓的條件，所以比較蜃景模糊。

然而，我看了下評論區(qū)，好像更多人關(guān)注的是，為什么每次海市蜃樓都找不到現(xiàn)實中的原景物，許多人懷疑海市蜃樓是不是真實存在于現(xiàn)實生活中。

當然，海市蜃樓中的原景物肯定是真實存在的，因為它不同于幻覺，而是實物反射的光線真實進入了我們的眼睛，所以你可以給它拍照。

只不過我們要找到海市蜃樓中的原景物確實不是一件容易，這有多方面因素共同造成的，我們得從海市蜃樓的成像說起。

什么是虛像？

我們知道海市蜃樓是一個虛像，它并不在我們看到的那個位置。

虛像可以被眼睛看到，但它無法在光屏上顯示，或者說光線根本沒有真的到達成像的地方，這很符合海市蜃樓虛無縹緲的特性。

當光線散發(fā)并無法形成交點的時候，它就無法形成實像或者無法在光屏上顯示，但是當這些發(fā)散光線進入我們的眼睛時，我們的眼睛可以在發(fā)散光線的反向延長線的交點處看到圖像，這個就是虛像。

一個簡單的例子就是鏡子中的物體，當物體的光線被鏡子反射的時候它是發(fā)散的，而這些散發(fā)光線被眼睛收集，于是就在鏡子中出現(xiàn)了一個虛像，它不是物體的真實位置。

其實，在物理上定義的虛像看著還是比較復雜的，但我們可以把它簡單理解成是一種視覺錯覺，物體的位置對應的只是我們的眼睛感受，而我們的眼睛是無法感受光線被折射的，眼睛只會以為光線依然沿著直線傳播，這就是為什么虛像都是在光線反向延長線上成像的緣故。

理解了虛像之后，就很好理解海市蜃樓的成像原理了。

海市蜃樓的景象是物體反射的光線經(jīng)過空氣折射之后一不小心進入了人的眼睛，最終我們的眼睛在自己的前方看到了別的地方的景物，這個過程和我們透過水看到魚的情況是完全一樣的。

魚（實物）反射的光線離開水的時候被折射，而這些折射光線被我們眼睛收集，最終我們看到的魚是一個更遠、更淺的虛像。

不過，海市蜃樓的折射情況要比這個復雜許多，因為它并不是簡單經(jīng)過這么一次折射。

海市蜃樓中的光線如何傳播？

光線在不同介質(zhì)中傳播就會發(fā)生折射，而我們的空氣不總是均勻分布，它會因為各種原因發(fā)生變化，最終導致不同地區(qū)或者不同高度的空氣密度不同，這就是海市蜃樓形成的前提。

我們前面說過夏天最容易出現(xiàn)海市蜃樓，其實原因就在于越熱的時候就越容易制造不同的溫度梯度，從而形成不同的空氣密度梯度。

另外，海市蜃樓最頻繁出現(xiàn)的地方是海面和沙漠，其實原因也是這兩種材料的表面非常容易在制造不同溫度梯度，不過它們都是在不同高度間。

當太陽照在海面上的時候，它加熱海洋上方的大氣，由于海水的冷卻作用，所以靠近海洋的區(qū)域溫度更低，越往高處則溫度越高。

由于熱脹冷縮，空氣密度會出現(xiàn)“上稀下密”的情況，這會形成一個光線折射率梯度。

現(xiàn)在，我們眼睛前方有一個物體向周圍反射光線，經(jīng)過“上稀下密”的空氣，它會被層層向下折射并進入我們的眼睛。

但是，我們的眼睛依然以為光線沿直線傳播，所以在海面上出現(xiàn)的海市蜃樓一般都是偏高且像是懸浮著的景象，這種被稱為上蜃。

出現(xiàn)在沙漠中的情況和海面上的正好相反，沙子的比熱容小，所以它會迅速被加熱，導致靠近表面的溫度要高于遠離地面的溫度。

最終結(jié)果就是物體的光線被向上折射并進入眼睛，這時候我們眼睛看到的虛像是在偏下的，這種被稱為下蜃。

如果這時候物體正好貼著地面的話，我們會看到一個類似于水面倒影一樣的海市蜃樓，所以在沙漠中經(jīng)?？吹剿聪嚓P(guān)的海市蜃樓。

同樣的，有時候溫度梯度也會出現(xiàn)在水平方向，這個時候我們可能看到了側(cè)向景物，這種情況被稱為側(cè)蜃。

為什么海市蜃樓很難找到原景物？

我們經(jīng)?？梢钥吹侥睦锍霈F(xiàn)海市蜃樓了，但是找不到原景物的情況。

其實從海市蜃樓的形成，以及在這個過程中光線的傳播就不難發(fā)現(xiàn)，要找到海市蜃樓的原景物并不是一件容易的事。

人造的海市蜃樓，圖源：Shy halatzi

首先，最常見的海市蜃樓都是通過空氣對流來制造不同的空氣密度，最終達到不同的折射率梯度并把光線送到我們的眼睛。

空氣的對流和晃動水是差不多的，它非常不穩(wěn)定，我們很難完全看清楚海市蜃樓真實景物的完全樣貌，更別提找到它了。

其次是海市蜃樓的景物和我們正常看景物時的視角不一定相同，對于一些物體來說，不同的角度就是兩個不同的物體。

由于海市蜃樓通過光線折射進入我們的眼睛，所以很難確定我們具體看到的是它的什么位置，或者說我們需要在什么位置看才能得到和海市蜃樓中一樣的景象。

圖源：Brocken Inaglory

最后

海市蜃樓其實并不是什么罕見現(xiàn)象，甚至可以說在夏天隨處可見。

夏天的時候，如果你經(jīng)常開車經(jīng)過柏油路的話，你可能就會看到柏油路上好像出現(xiàn)了水面一樣，這個其實就是海市蜃樓現(xiàn)象。

這個過程和沙漠中形成的海市蜃樓是一樣的，因為柏油路的材料和沙子差不多。