8.16　海市蜃楼的趣闻

对于海市蜃楼现象的产生原因，想必大多数读者都有所了解吧。在炎热干燥的沙漠里，因受太阳的灼晒，沙漠近地面的热空气要比上层空气稀薄，这让其具有了类似于镜子的功效。

从很远的地方倾斜射过来的光线，穿过这些上密下疏的空气时，会发生曲折，倾斜角越大，越多的光线会在界面直接发生反射，进入人们的眼中，这种情形就像远处的物体发射的光线以极大的入射角射向镜子，又被镜子以极大的反射角射出去一样。于是，观察的人们看到了他前面的沙漠出现了一个奇特的现象，那儿出现了一片水面，水面倒映着岸上的一切景物（图8-21）。

图8-21　沙漠里的海市蜃楼形成的原因。上幅图经常被许多教科书引用，不过此图有点夸大，那就是光线的行进路径太陡了

如果更确切地说，那层靠近地面的热空气，其反射光线的情形其实并不像平面镜反射那样，反而有点儿像从水底射向水面一样。还有，这时地面对光线的反射可不像普通的反射那么简单，这儿发生的是全反射（光由光密媒质射到光疏媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象）。而要得到全反射，就得光线的入射角极大，当入射角大于“临界角”后，就会发生全反射。如图8-21，当然要达到全反射，光线要比图中的角度还要倾斜。

上述解释的理论极易让人产生误解：按照上面的解释，密度比较大的空气怎么会一直待在上层，而密度比较小的空气又怎么会一直在近地面呢？我们知道，密度比较大的空气因为较重，要向下沉落，它会把下层密度小的空气挤到上层去。这样一来，凭什么能让上层的密度大的空气留在上层，从而产生海市蜃楼的现象呢？

原因其实很简单，灼热的地面是支撑重空气在上面的动力。我们知道要使密度大的空气一直稳定地停在上层是不可能的，但是流动的空气完全有可能满足这个条件。

我们知道，空气受炙热的地面加热后，受热后的空气不会一直停在原处，它会上升，它一离开，就会有另一团空气填补进来，又受到地面的加热，变成热空气向上升。如此不断更替重复，就会使得炙热的地面总会有一层刚受热的密度较低的空气层，尽管这层的空气也是流动的，但它们已不影响光线传播了。

人们很早就知道上面所说的那种海市蜃楼现象了。在现代气象学中，人们称这种现象为“下现蜃景”（另外有一种称“上现蜃景”，是由上层稀薄的空气发生反射作用产生的）。

很多人认为，这种海市蜃楼的现象只能够在南方炎热的沙漠里才会产生，而在北方不可能会出现。其实，这种下现蜃景在我们北方也能看到。在炎热夏日的柏油马路上，我们也能看到这一现象。我们知道，柏油马路的颜色较深，极易吸收太阳光热量而升温。变得炙热的柏油路面如同上面所说沙漠地面一样，会在表面附上一层热的空气层，这使得原本粗糙的路面像被雨水淋过一样，变得十分光滑，这样一来，远处的物体就能轻松映在路面上了。图8-22指出了这种“海市蜃楼”的光线行进路线图。这种现象很常见，只要你足够的细心，就能够很快发现。

图8-22　柏油马路上也会出现海市蜃楼的现象

图8-23　能产生的海市蜃楼现象的堡垒墙壁的平面图：站在A点看墙壁F像一面镜子，在A＇点看墙壁F＇也像一面镜子

还有一种海市蜃楼出现在侧面，被称“侧现蜃景”。这种现象，可能好多人听也没有听说过，更别说会想到它的存在了。其实它是一种竖直的墙壁被烈日烤热后产生的反射现象。一位作家曾记载过这一现象。有一次，他向一个炮台堡垒走去时，突然发现堡垒的混凝土墙壁一下子变得非常亮，像镜子一样反射出了周围的景物、地面和天空。他继续往前走，在堡垒的另外一堵墙壁，他又发现了这种现象，原本精糙不平的灰色水泥墙面，像被什么东西打磨过一样，突然变得异常光滑。造成这一现象的原因其实很简单，那一天烈日当空，天气炎热，墙壁被烤得滚烫。图8-23表示堡垒两堵墙壁（F和F＇）的位置和观察的人的位置（A和A＇）。如此看来，被太阳晒得非常炙热的墙壁，也会产生海市蜃楼的现象。我们还可以用照相机将这一现拍摄下来。

图8-24　原本灰色的粗糙不平的墙壁（左）被强烈的日光烤晒后突然变得光滑起来，它也能像平面镜那样反射了（右）

图8-24中展示了堡垒的墙壁F的变化过程。起初它的表面很粗糙（左），后来突然像镜子一样（在A点拍摄的）光亮了起来（如右）。左面的图上是一堵普通的混凝土墙壁，自然不可能产生反射现象，更不用说能在上面看到附近两人的影像了。右面那幅图与左边的表示的是同一堵墙，不过它已经起到镜面作用了，站得离墙近的那位士兵的影像出现在了墙上。需要再次提醒的是，并不是墙壁本身去反射光线的，而只是紧贴着它的那层炙热的空气层承担了这个任务。

在炎热的夏日，你不妨时常留意一下大建筑物被烤炙得很热的墙壁，看看有没有这种海市蜃楼现象发生。毫无疑问，如果经常这样留心去观察，发现这种海市蜃楼的机会是一定会很多的。