蜃景和海市蜃楼，是大气光学现象。光线经过不同密度的空气层后发生显著折射，使远处景物显示在半空中或地面上的奇异幻景，常发生在海上或沙漠地区。古时传说这种幻景是海里的蜃吐气而成的，故而得名。在平静无风的海面、湖面或沙漠上，有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城郭古堡，或者其他物体的幻影，虚无缥缈，变幻莫测，宛如仙境，这就是海市蜃楼，简称蜃景。

• 中文名称 蜃景和海市蜃楼
• 现象 大气光学现象
• 发生地区 海上或沙漠地区
• 两个特点 同一地点重复出现;出现时间一定
• 气象条件 气温的反常分布

分布及特点

　　蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。蜃景有两个特点:一是在同一地点重复出现，比如美国的阿拉斯加上空经常会出现蜃景;二是出现的时间一定，比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的5、6月份，俄罗斯齐姆连斯克附近蜃景往往是在春天出现，而美国阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天内出现。

类别

　　海市蜃楼是一种反常的折射现象，它是光线在垂直方向密度不同的大气层中传播，经过折射造成的结果。常分为上现、下现和侧现海市蜃楼。

　　凡是物体的映像或幻景看上去好像从天空某一空气层反射而来的，则称为上现蜃景。上现蜃景常出现在海上，和北方有冰雪覆盖的地方。这是因为海水表面蒸发时要消耗热量同时海水温度的升高缓慢，而在冰雪覆盖的地区由于冰雪面能将大部分太阳光反射掉同时冰雪融化时也要消耗大量热量，致使下层的温度变得很低，因此在这些地方最容易出现强烈的逆温现象。如果近地面层是强逆温时，空气密度会随高度迅速减小，光线在这种气温随高度升高因而使空气密度随高度锐减的气层中传播，会向下屈折，远方地平线处的楼宇等的光线经折射进入观测者眼帘，便出现了上现蜃景。

　　凡是物体的映像或幻景看上去好像由地面反射而来的，则称为下现蜃景。下现蜃景大都出现热季的沙漠上或冬季暖洋流的海上。在晴朗少云平静无风的天气里，阳光照射在干燥的沙土上，沙土的比热小，土温上升极快，这里几乎没有水分蒸发，土壤分子传热又极慢，热量集中在表层，所以接近土壤层的空气温度也上升的很快，但上层空气却仍然很凉。当近地层是强烈降温层时，气温随高度很快降低，空气密度随高度很快增加，而光线在气温随高度而降低的气层内传播时会向上曲折，远方地平线处的景物的光线，经折射后直入观测者眼帘，便出现了下现蜃景。

　　当水平方向的大气密度很不同，使大气折射率在水平方向存在很大不同的时候，便可能出现侧向蜃景。

　　总而言之，海市蜃楼是一种十分有趣的折射和反射现象。

　　论述

　　在夏季，白昼海水温度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低，下层空气受水温影响，比上层空气更冷，所以出现下冷上暖的反常现象(正常情况是下暖上凉，平均每升高100米，气温降低0.6℃ 左右)。下层空气本来就因气压较高，密度较大，再加上气温又较上层更低，密度就显得特别大，因此空气层下密上疏的差别异常显著。

　　假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来;经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景。

　　在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象。在这种情况下，如果前方有一棵树，它生长在比较湿润的一块地方，这时由树梢倾斜向下投射的光线，因为是由密度大的空气层进入密度小的空气层，会发生折射。

　　折射光线到了贴近地面热而稀的空气层时，就发生全反射，光线又由近地面密度小的气层反射回到上面较密的气层中来。这样，经过一条向下向下凹陷的弯曲光线，把树的影像送到人的眼中，就出现了一棵树的倒影。由于倒影位于实物的下面，所以又叫下现蜃景。这种倒影很容易给予人们以水边树影的幻觉，以为远处一定是一个湖。凡是曾在沙漠旅行过的人，大都有类似的经历。

　　拍摄影片《登上希夏邦马峰》的一位摄影师，行走在一片广阔的干枯草原上时，也曾看见这样一个下现蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮饭。等他跑到那里一看，什么水源也没有，才发现是上了蜃景的当。这是因为干枯的草和沙子一样，可以被烈日晒得热浪滚滚，使空气层的密度从下至上逐渐增大，因而产生下现蜃景。

　　无论哪一种海市蜃楼，只能在无风或风力极微弱的天气条件下出现。当大风一起，引起了上下层空气的搅动混合，上下层空气密度的差异减小了，光线没有什么异常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。

蜃景成因

　　"蜃景"是大气中的一种奇特的光现象，夏天在平静无风的海面上、在沙漠里、在炎热的柏油马路上等地方有时即能看到美丽迷人的"蜃景";下面我们就来分析它的形成原因。

　　光在不均匀介质中的传播

　　在折射率连续减小的不均匀介质中光的传播不是沿直线而是沿曲线进行的，当光从介质的折射率较大的部分向折射率较小的部分传播且发生全反射时，光的传播将不以折线的形式而以图1的曲线进行。

　　"上现蜃楼"(即海市蜃楼)的形成原因

　　夏天的傍晚在平静无风的海面上，向远方望去有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中，这就是"上现蜃楼"。因为夏天天气炎热，被暴晒了一天的空气温度很高而海水的温度变化相对较小，那么从海面向上的一定高度内，海面附近的空气温度较低密度较大，而越向上气温越高空气密度较小即较稀薄，故空气的折射率就形成下层大而上层小的连续变化;远处的山峰、船舶、楼台等发出的光线，从(折射率较大)密度大的空气连续不断地传播到密度小的上层空气。

　　由于不断被折射而使光线越来越偏离法线，故进入到上层空气的光线的入射角不断增大，以至发生全反射而形成沿图2示曲线传播的光路;当反射光线进入人的眼睛时，人们逆着光线看去就感觉到远方的山峰、船舶、楼台、树木等景物悬在空中，这就是"上现蜃楼"。如人们比较熟悉的山东省烟台市蓬莱县的"蓬莱仙岛"，很大程度上是看到海峡对岸大连市的局部影像。

　　"下现蜃楼"(即沙漠蜃景)的形成原因

　　夏日的正午烈日当头，沙漠表面被晒得非常热使其温度很快上升，由于沙漠地表处温度很高故下层空气密度小而上层空气密度逐渐增大，那么从沙漠地面向上空气的折射率则从小到大连续变化，故从远处物体或蓝色天空斜射向地面的光线，进入折射率逐渐减小的热空气层被折射后，其折射角大于入射角，且折射角与入射角均逐渐增大，使传播方向总要向上偏一些，而且入射光线可能在沙漠地面附近发生全反射。

　　由于人眼不能看到光线的曲折，而是按直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到物体的，所以人看到这些光线好像是由他的前方射来的。于是人们就看到前方远处物体的倒影或者感觉到前方的沙漠中，出现了一片蔚蓝发光的湖面(由于被太阳晒热的沙漠表面的空气不断地向上流动、晃动，也由于空气在折射率的变化，故他还会感觉到这蔚蓝的湖面晃动不止而真像波浪起伏那样)。

　　但由于上面所形成的是远处物体或蓝色天空的倒立虚像，在沙漠中实际是没有的;故人们看到前方的物体或水源但向前奔去却总是可望而不可即。如图3示这就是"下现蜃楼"形成光路。这种情况在城市里也可看到，夏天烈日照耀在柏油路面上，坐在车内的人会发现前方被晒热的路面显得格外明亮光滑，似有一潭清水或被水淋过一样，但实际上路面是非常干燥的。

原理和辨别方法

原理

　　光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。理解:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光线则进入到另一种介质中。由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

辨别方法

　　海市蜃楼是一种光学现象。沙质或石质地表热空气上升，使得光线发生折射作用，于是就产生了海市蜃楼。海市蜃楼会发生在离海岸线大约6英里(9.6千米)的沙漠地区，会使1英里(1.6千米)以外或更远的物体看起来似乎要移动。使陆地导航变得非常困难，因为在海市蜃楼环境中，天然特征都变得模糊不清了。海市蜃楼会使一个人很难辨别远处的物体，同时也会使远处视野的轮廓变得模糊不清，你感觉好像被一片水包围着，而那片区域高出来的部分看上去就像水中的"岛屿"。海市蜃楼还会使你识别目标、估计射程、发现人员等变得十分困难。不过，如果你到一个高一点的地方高出沙漠地面10英尺(3米左右)(3又 1/3米)，你就可以避开贴近地表的热空气，从而克服海市蜃楼幻境。总之，只要稍稍调整一下观望的高度，海市蜃楼现象就会消失，或者它的外观和高度会发生改变。

模拟实验

　　在一间不通风的屋子里，把一块长1.5米宽20厘米的平滑铁片横放在几根用铁管(或用木棍代替)做成的小柱子上，在铁片上撒上薄薄一层沙，做成沙漠型的表面。用深色的纸剪成树和骆驼，贴在一块毛玻璃(乳白色玻璃)上，把玻璃板放在铁片的一端，和铁片垂直，使树和骆驼露在沙层上面。在玻璃板后下方，用一只手电筒向上照射，在铁片的另一端看去，好像树木和骆驼后面衬托着明亮天空一样。然后，用小的煤球炉三只，放在铁片下面来加热(或用一只长型的炭盆，有条件时用长型的电炉加热最为理想)。加热时，要注意铁片各处加热要均匀，特别是靠近毛玻璃一端三分之二的地方。

　　这样，当加热一定时间以后，用手靠近沙面，感到很热时，开始沿薄铁片往毛玻璃方向观察。你就能发现沙面下方出现树木和骆驼的倒影，好像树木和骆驼旁边有湖水时所形成的倒影一样。这种现象就是"海市蜃楼"。

　　在炎热的夏天，有时在柏油马路上也能看到房屋、树木的倒影。这实质上也是一种"蜃景"现象。