天氣越來(lái)越熱，一些地方出現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)該有山的，他用相機(jī)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，光線不強(qiáng)，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(píng)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(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(xiàn)實(shí)生活中。
當(dāng)然，海市蜃樓中的原景物肯定是真實(shí)存在的，因?yàn)樗煌诨糜X(jué)，而是實(shí)物反射的光線真實(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)光線根本沒(méi)有真的到達(dá)成像的地方，這很符合海市蜃樓虛無(wú)縹緲的特性。
當(dāng)光線散發(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(dāng)這些發(fā)散光線進(jìn)入我們的眼睛時(shí)，我們的眼睛可以在發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線的交點(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(dāng)物體的光線被鏡子反射的時(shí)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(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還是比較復(fù)雜的，但我們可以把它簡(jiǎn)單理解成是一種視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)，物體的位置對(duì)應(yīng)的只是我們的眼睛感受，而我們的眼睛是無(wú)法感受光線被折射的，眼睛只會(huì)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(zhǎng)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(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)水看到魚的情況是完全一樣的。
魚（實(shí)物）反射的光線離開(kāi)水的時(shí)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(gè)更遠(yuǎn)、更淺的虛像。
不過(guò)，海市蜃樓的折射情況要比這個(gè)復(fù)雜許多，因?yàn)樗⒉皇呛?jiǎn)單經(jīng)過(guò)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(huì)發(fā)生折射，而我們的空氣不總是均勻分布，它會(huì)因?yàn)楦鞣N原因發(fā)生變化，最終導(dǎo)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(shuō)過(guò)夏天最容易出現(xiàn)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(xiàn)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(dāng)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(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(huì)出現(xiàn)“上稀下密”的情況，這會(huì)形成一個(gè)光線折射率梯度。
現(xiàn)在，我們眼睛前方有一個(gè)物體向周圍反射光線，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(huì)迅速被加熱，導(dǎo)致靠近表面的溫度要高于遠(yuǎn)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(jìn)入眼睛，這時(shí)候我們眼睛看到的虛像是在偏下的，這種被稱為下蜃。
如果這時(shí)候物體正好貼著地面的話，我們會(huì)看到一個(gè)類似于水面倒影一樣的海市蜃樓，所以在沙漠中經(jīng)常看到水源相關(guān)的海市蜃樓。
同樣的，有時(shí)候溫度梯度也會(huì)出現(xiàn)在水平方向，這個(gè)時(shí)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(shí)從海市蜃樓的形成，以及在這個(gè)過(guò)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(jiàn)的海市蜃樓都是通過(guò)空氣對(duì)流來(lái)制造不同的空氣密度，最終達(dá)到不同的折射率梯度并把光線送到我們的眼睛。
空氣的對(duì)流和晃動(dòng)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(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(duì)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(xiàn)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)車經(jīng)過(guò)柏油路的話，你可能就會(huì)看到柏油路上好像出現(xiàn)了水面一樣，這個(gè)其實(shí)就是海市蜃樓現(xiàn)象。
這個(gè)過(guò)程和沙漠中形成的海市蜃樓是一樣的，因?yàn)榘赜吐返牟牧虾蜕匙硬畈欢唷?/p>
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