海市蜃楼

大家都知道，在均匀介质中，光线是直线传布的；而实际大气恰是非匀质的，在近地面大气中除了存在水滴、冰晶、气溶胶、气体分子等浮悬物外，由于温度的反常分布也会造成空气密度反常分布。此时光线就会发生反射、折射、衍射、散射等改变行进方向，折射率等与波长有关, 从而发生绚丽多彩的大气光象。
海市蜃楼(mirage 米拉奇)亦称蜃景,是一种在空气密度反常分布的大气中出现的光学折射现象。大气中由温度在垂直或水平方向的剧烈变化，引起了大气密度的分布异常，在温度高的地方空气较轻、密度小，而在温度低的地方空气较重、密度较大。当光线经过空气密度反常分布的区域，就发生显著的折射，如光线由密度大的光密介质射向密度小的光疏介质时光线将向上翘（折射角大于入射角），反之，光线将向下弯（折射角小于入射角）。从而使人们观测到远处的景物象悬浮在空中或在地平线下的奇异幻景。按蜃景出现的方位，可分为上现、下现、侧现和复杂蜃景；而按发生地点，可分为海蜃、沙漠蜃、山蜃、湖蜃等，除中低纬度地区外在极地地区也常有发生。蜃景可以是正的、也可以是倒的或反的；可以五彩的也可以是黑白的；可以出现山川、城市，也可有庭台楼阁；可以与实物并现，也可不见实物、仅见蜃景。
观察者所在地的大气存在空气密度反常分布是海市蜃楼形成的必要条件，而这种通过折射后的光线能够到达观察者的眼中，也就是观察者所在位置是否合适，则是能否看到海市蜃楼的充分条件。
自古以来，海市蜃楼就为世人所关注（《周礼 春官》 十煇 想），有人向往仙境（秦皇、汉武妄想长生，派人出海访寻仙境） ，有人为之恐惧（魔鬼化身、死亡凶兆），也有人探寻其中奥秘。
在我国，长岛是中国海市蜃楼出现最频繁的地域（特别是七八月间的雨后）。我国渤海中有个庙岛群岛，在夏季，白昼海水温度较低，近地面经常有逆温，空气密度会出现显著下密上稀的差异，在渤海南岸的蓬莱县（古时又叫登州），常可看到庙岛群岛的幻影。宋朝时候的沈括，在他的名著《梦溪笔谈》里就有这样的记载：“登州海中时有云气，如宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。”这就是他在蓬莱所看到的上现蜃景。
广东的惠来也因海市蜃楼的频繁出现而广为人知。海市蜃楼常出现于神泉港西南海面，时间多在春夏之交，天将大雨前夕。“海市蜃楼”的出现次次有异，有古代的台榭、亭阁，有现代的高楼大厦，还曾出现过日本侵华的战争场面。同一次蜃景也变幻莫测，景象万千：时而勇士披坚执税，万台奔腾，时而曲苑、酒旗，仕女嬉游，或隐或现，若远若近，蔚为壮观。蜃景出现有一年一次或数年一次，也有一年两次。长则几小时，短则十几分钟，甚至一瞬即逝。
近年来，在许多报刊和互联网等媒体上刊登了不少关于渤海湾和蓬莱地区出现“海滋幻景”的消息，“海滋”是否属蜃景？其形成原理在本质上与海市蜃楼有无区别？
“海滋”一词，是数百年来为渤海湾地区岛民所沿用的，他们将所看到的“目所能及的海岛，常呈底部下凸，两端翘起等漂浮现象”称之为“海滋”，意思是：这种幻象是由目见的或海洋上的物体滋生变形而成的。“海滋”这个名称虽早就流行于渤海诸岛民间，但只是一种“口头术语”，1984年后才散见于报刊和媒体报道之中。早在20年前，南京气象学院王鹏飞教授就专程到“海滋”一词的发源地，即地处渤海湾地区的长岛、蓬莱等地调研，对“海滋”名称的由来及形成原理进行了研究。王鹏飞教授指出，“海滋”应属于渤海常见的“下现倒蜃”现象，是一种地方性的蜃景”，归根结底是由于大气密度层结倒置（下疏上密）所造成的。“海滋”与“海市蜃楼”从形成原理上来说，都是“在空气密度反常分布的大气中出现的光学折射现象”，在本质上并无区别；也不能以实物在当地能否见到作为区分“海市”和“海滋”的标准。
“海市蜃楼”这种“在空气密度反常分布的大气中出现的光学折射现象”，英文叫“米拉奇”（mirage）,中文译为“海市蜃楼”，已不再专指“海市”，应该包括海蜃、沙漠蜃、山蜃、湖蜃、路蜃等，除中低纬度地区外在极地地区也可发生外，夏季在沙漠或柏油马路上有时也可出现与“海滋”相似的“下现倒蜃”。中国气象科学研究院 陆龙骅 研究员  2011-06-29