海市蜃楼很神奇?其实,不过是·····

颜相宁、刘梦颖 中科院半导体所 今天

——前言——


“海市蜃楼”一词来源于《史记·天官书》“海旁蜃气象楼台,广野气成宫阙然”。“蜃”原指传说中的蛟属传闻其能吐气成,幻化出海市蜃楼


在西方神话中,蜃景被描绘成魔鬼的化身,是死亡和不幸的凶兆。而在我国古代,蜃景是神话中的仙人之境,历史上秦始皇、汉武帝多次派人寻访蓬莱仙境、以求取长生不老灵丹妙药。


到了现代,科学家们逐渐揭开了海市蜃楼神秘的面纱,从科学的角度明确了海市蜃楼的形成原理——其实,不过是假象


来源:http://m.sohu.com/a/162796121_724333




太长不想看版


    冷空气的密度比暖空气大,因此有较大的折射率差别。当光线由冷空气进入有暖空气,光线会弯曲偏离温度梯度的方向;当光线由暖空气进入冷空气,它们会偏向温度梯度的方向。

    海市蜃楼就是一种因为光的折射和全反射而形成的自然现象,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。


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海市蜃楼的基本形成原理



海市蜃楼,简称为蜃景,蜃景可分“上蜃景”、“下蜃景”和“侧蜃景”,下面相宁将从这三个角度分别详细解释蜃景的形成原理。

01

上蜃景

——常发生于海上的蜃景,多为正立


上蜃景又称上现蜃景,存在上下温差大气,通过光的折射,形成高于物体本身的虚像

上蜃景也是一种快速变化的蜃景,它几乎可以在任何地区观察到。上蜃景在极地尤为常见,特别是存在着大片冰层的地区。在极地出现的上蜃景现象,都是在相对较寒冷的天气情况下被观察到的,然而在沙漠、海洋、和湖泊,则容易在天气炎热时观察到上蜃景。要生成上蜃景,逆温层须对光线产生强大的偏折,光线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。


这些条件综合作用下,光线偏折并且成为弧形。只是呢,从海平面到高山顶,甚至在飞机上,在大气层的任何高度都可以看见上蜃景。


02

下蜃景

——常发生于沙漠中的蜃景,多为倒立


下蜃景又称下现蜃景,是在沙漠中上下温差经光反射形成像湖水倒影一般的虚像


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。真实的物体是蓝天或在这一方向的远方物体,意思是说我们看到的是天空或者远方物体的倒影。对于沙漠中筋疲力竭的旅行者,它看起来像是湖水;对于柏油路上驰骋的司机,它看似满溢的水或甚至是油。由于常见于这些地方,下蜃景又被称为“沙漠蜃景”或“高速路蜃景”。在阳光的曝晒下砂和柏油都会变得很热,底层空气往往会比距离地面1米左右的空气温度高10℃以上,足以偏折光线,形成蜃景。


下蜃景的影像不稳定,因为随着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、纵向拉伸或横向拉伸。如果有几层不同的温度层,也可能会导致蜃景的重叠。在任何情况下,蜃景的高度通常不会超过伴度 (等同于月球或太阳的视直径),并且与实物相距只有几公里。


03

侧蜃景

——常发生于岩壁等附近的蜃景,多为正立


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。


来源:http://www.sohu.com/a/236962696_768825



海市蜃楼出现需要哪些条件?


总体来说,海市蜃楼的形成需要天时地利人和。

01

天时——气象条件

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。

“宁静”状态的地球大气层垂直梯度大约是海拔每升高100米,温度变化-0.6℃ (数值是负的是因为温度随海拔增加而降低)。发生蜃景的温度梯度必须比远远大于该数值。依据M. Minnaert理论,当温度梯度超过是每米2℃时,才会产生可观测到的蜃景,而要达到每米4~5℃时,蜃景才会比较清晰。

02

地利——地理条件

上述气象条件大部分出现在开阔的海洋和沙漠地区。所以海市蜃楼出现的地理位置也多为海面、沙漠等地。

来源:http://www.sohu.com/a/257193306_505879

03

人和——

就是:运气要好!!!

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虽然海市蜃楼如光般飘渺,

但却拥有令人向往的神奇力量,

就像我们一直努力追求的希望!

最后,

半导体所微信团队小编祝您及家人——

国庆节快乐!

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参考文献:

[1]海市蜃楼如何形成的海市蜃楼形成的原因[EB/OL]. http://xiziwang.cn/gongzuojiqiao/3665.html.

[2]海市蜃楼形成的原因,海市蜃楼的意思[EB/OL]. http://www.ufo-1.cn/article/201604/887.html.

[3]郭熙栋. 浅谈海市蜃楼的形成原因[J]. 黑龙江科学, 2015(13):97-97.


编辑:叉叉

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