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

下午5點(diǎn)15分左右，青島市民劉先生在海天中心南面輪船進(jìn)出的海域，看到了明顯的三座大山景象，而這個(gè)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(guò)，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(shí)間較晚，光線(xiàn)不強，而且多云遮光，并不是一個(gè)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，好像更多人關(guān)注的是，為什么每次海市蜃樓都找不到現實(shí)中的原景物，許多人懷疑海市蜃樓是不是真實(shí)存在于現實(shí)生活中。

當然，海市蜃樓中的原景物肯定是真實(shí)存在的，因為它不同于幻覺(jué)，而是實(shí)物反射的光線(xiàn)真實(shí)進(jìn)入了我們的眼睛，所以你可以給它拍照。

只不過(guò)我們要找到海市蜃樓中的原景物確實(shí)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(shuō)起。

什么是虛像？

我們知道海市蜃樓是一個(gè)虛像，它并不在我們看到的那個(gè)位置。

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

當光線(xiàn)散發(fā)并無(wú)法形成交點(diǎn)的時(shí)候，它就無(wú)法形成實(shí)像或者無(wú)法在光屏上顯示，但是當這些發(fā)散光線(xiàn)進(jìn)入我們的眼睛時(shí)，我們的眼睛可以在發(fā)散光線(xiàn)的反向延長(cháng)線(xiàn)的交點(diǎn)處看到圖像，這個(gè)就是虛像。

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

其實(shí)，在物理上定義的虛像看著(zhù)還是比較復雜的，但我們可以把它簡(jiǎn)單理解成是一種視覺(jué)錯覺(jué)，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(wú)法感受光線(xiàn)被折射的，眼睛只會(huì )以為光線(xiàn)依然沿著(zhù)直線(xiàn)傳播，這就是為什么虛像都是在光線(xiàn)反向延長(cháng)線(xiàn)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(xiàn)經(jīng)過(guò)空氣折射之后一不小心進(jìn)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(gè)過(guò)程和我們透過(guò)水看到魚(yú)的情況是完全一樣的。

魚(yú)（實(shí)物）反射的光線(xiàn)離開(kāi)水的時(shí)候被折射，而這些折射光線(xiàn)被我們眼睛收集，最終我們看到的魚(yú)是一個(gè)更遠、更淺的虛像。

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

海市蜃樓中的光線(xiàn)如何傳播？

光線(xiàn)在不同介質(zhì)中傳播就會(huì )發(fā)生折射，而我們的空氣不總是均勻分布，它會(huì )因為各種原因發(fā)生變化，最終導致不同地區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(shuō)過(guò)夏天最容易出現海市蜃樓，其實(shí)原因就在于越熱的時(shí)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的地方是海面和沙漠，其實(shí)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(guò)它們都是在不同高度間。

當太陽(yáng)照在海面上的時(shí)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(huì )出現“上稀下密”的情況，這會(huì )形成一個(gè)光線(xiàn)折射率梯度。

現在，我們眼睛前方有一個(gè)物體向周?chē)瓷涔饩€(xiàn)，經(jīng)過(guò)“上稀下密”的空氣，它會(huì )被層層向下折射并進(jìn)入我們的眼睛。

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

出現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(huì )迅速被加熱，導致靠近表面的溫度要高于遠離地面的溫度。

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

如果這時(shí)候物體正好貼著(zhù)地面的話(huà)，我們會(huì )看到一個(gè)類(lèi)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(shí)候溫度梯度也會(huì )出現在水平方向，這個(gè)時(shí)候我們可能看到了側向景物，這種情況被稱(chēng)為側蜃。

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海市蜃樓了，但是找不到原景物的情況。

其實(shí)從海市蜃樓的形成，以及在這個(gè)過(guò)程中光線(xiàn)的傳播就不難發(fā)現，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(jiàn)的海市蜃樓都是通過(guò)空氣對流來(lái)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(xiàn)送到我們的眼睛。

空氣的對流和晃動(dòng)水是差不多的，它非常不穩定，我們很難完全看清楚海市蜃樓真實(shí)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?？淳拔飼r(shí)的視角不一定相同，對于一些物體來(lái)說(shuō)，不同的角度就是兩個(gè)不同的物體。

由于海市蜃樓通過(guò)光線(xiàn)折射進(jìn)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(shuō)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(shí)并不是什么罕見(jiàn)現象，甚至可以說(shuō)在夏天隨處可見(jiàn)。

夏天的時(shí)候，如果你經(jīng)常開(kāi)車(chē)經(jīng)過(guò)柏油路的話(huà)，你可能就會(huì )看到柏油路上好像出現了水面一樣，這個(gè)其實(shí)就是海市蜃樓現象。

這個(gè)過(guò)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。