海市蜃樓是一種因光的折射而形成的自然現象。它也簡稱蜃景，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。

形成條件

蜃景與地理位置、地球物理條件以及那些地方在特定時間的氣象特點有密切聯絡。氣溫的反常分佈是大多數蜃景形成的氣象條件。

海市蜃樓景象

就拿下蜃的形成來說吧。夏季沙漠中烈日當頭，沙土被曬得灼熱，因沙土的比熱小，溫度上升極快，沙土附近的下層空氣溫度上升得很高，而上層空氣的溫度仍然很低，這樣就形成了氣溫的反常分佈，由於熱脹冷縮，接近沙土的下層熱空氣密度小而上層冷空氣的密度大，這樣空氣的折射率是下層小而上層大。當遠處較高物體反射出來的光，從上層較密空氣進入下層較疏空氣時被不斷折射，其入射角逐漸增大，增大到等於臨界角時發生全反射，這時，人要是逆著反射光線看去，就會看到下蜃。

柏油馬路因路面顏色深，夏天在灼熱陽光下吸收能力強，同樣會在路面上空形成上層的空氣冷、密度大，而下層空氣熱、密度小的分佈特徵，所以也會形成下蜃。

［沙漠裡的海市蜃樓奇景］

發生在沙漠裡的“海市蜃樓”，就是太陽光遇到了不同密度的空氣而出現的折射現象。沙漠裡，白天沙石受太陽炙烤，沙層表面的氣溫迅速升高。由於空氣傳熱效能差，在無風時，沙漠上空的垂直氣溫差異非常顯著，下熱上冷，上層空氣密度高，下層空氣密度低。當太陽光從密度高的空氣層進入密度低的空氣層時，光的速度發生了改變，經過光的折射，便將遠處的綠洲呈現在人們眼前了。在海面或江面上，有時也會出現這種“海市蜃樓”的現象。

海市蜃樓是一種光學幻景，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。 海市蜃樓簡稱蜃景，根據物理學原理，海市蜃樓是由於不同的空氣層有不同的密度，而光在不同的密度的空氣中又有著不同的折射率。也就是因海面上暖空氣與高空中冷空氣之間的密度不同，對光線折射而產生的。蜃景與地理位置、地球物理條件以及那些地方在特定時間的氣象特點有密切聯絡。氣溫的反常分佈是大多數蜃景形成的氣象條件。

形成原因

在平靜無風的海面航行或在海邊瞭望，往往會看到空中映現出遠方船舶、島嶼或城廓樓臺的影像；在沙漠旅行的人有時也會突然發現，在遙遠的沙漠裡有一片湖水，湖畔樹影搖曳，令人嚮往。可是當大風一起，這些景象突然消逝了。原來這是一種幻景，通稱海市蜃樓，或簡稱蜃景。

［海市蜃樓示意圖］

為什麼會產生這種現象呢？要解答這個問題，得先從光的折射談起。

當光線在同一密度的均勻介質內進行的時候，光的速度不變，它以直線的方向前進，可是當光線傾斜地由這一介質進入另一密度不同的介質時，光的速度就會發生改變，進行的方向也發生曲折，這種現象叫做折射。當你用一根直杆傾斜地插入水中時，可以看到杆在水下部分與它露在水上的部分好象折斷的一般，這就是光線折射所成的，有人曾利用裝置，使光線從水裡投射到水和空氣的交介面上，就可以看到光線在這個交介面上分兩部分：一部分反射到水裡，一部分折射到空氣中去。如果轉動水中的那面鏡子，使投向交介面的光線更傾斜一些，那麼光線在空氣中的折射現象就會顯得更厲害些。當投向交介面的光線如左下圖所示的情況時，光線就全部反射到水裡，再沒有折射到空氣中去的光線了。這樣的現象叫做全反射。

空氣本身並不是一個均勻的介質，在一般情況下，它的密度是隨高度的增大而遞減的，高度越高，密度越小。當光線穿過不同高度的空氣層時，總會引起一些折射，但這種折射現象在我們日常生活中已經習慣了，所以不覺得有什麼異樣。

在夏季，白晝海水溼度比較低，特別是有冷水流經過的海面，水溫更低，下層空氣受水溫更低，下層空氣受水溫影響，比上層空氣更冷，所以出現下冷上暖的反常現象（正常情況是下暖上涼，平均每升高100米，氣溫降低0。6℃ 左右）。下層空氣本來就因氣壓較高，密度較大，現在再加上氣溫又較上層更低，密度就顯得特別大，因此空氣層下密上疏的差別異常顯著。

假使在我們的東方地平線下有一艘輪船，一般情況下是看不到它的。如果由於這時空氣下密上稀的差異太大了，來自船舶的光線先由密的氣層逐漸折射進入稀的氣層，並在上層發生全反射，又折回到下層密的氣層中來；經過這樣彎曲的線路，最後投入我們的眼中，我們就能看到它的像。由於人的視覺總是感到物像是來自直線方向的，因此我們所看到的輪船映像比實物是抬高了許多，所以叫做上現蜃景。

我國渤海中有個廟島群島，在夏季，白晝海水溫度較低，空氣密度會出現顯著地下密上稀的差異，在渤海南岸的蓬萊縣（古時又叫登州），常可看到廟島群島的幻影。宋朝時候的沈括，在他的名蓍《夢溪筆談》裡就有這樣的記載：

“登州海中時有云氣，如宮室臺觀，城堞人物，車馬冠蓋，歷歷可睹。”這就是他在蓬萊所看到的上現蜃景。

公元1624年7月6日（明天啟四年五月二十一日），登州海面上發生了歷時七個多小時的海市蜃樓，當時即將離任的登萊巡撫袁可立目睹了整個過程，心情十分激動，一首《海市詩》詳實地將當時的盛況記錄下來，文辭優美，可以讓沒有見過海市的人，產生身臨其境的感覺，再加上董其昌的書法，成為東海上的不朽

［海市蜃樓］

之作。1933年5月22日上午11點多鐘，青島前海（膠州灣外口）竹岔島上也曾發現過上現蜃景，一時轟傳全市，很多人前往觀看。1975年在廣東省附近的海面上，曾出現一次延續6小時的上現蜃景。

不但夏季在海面上可以看到上現蜃景，在江面有時也可看到，例如1934年8月2日在南通附近的江面上就出現過。那天酷日當空，天氣特別熱，午後，突然發現長江上空映現出樓臺城廓和樹木房屋，全部蜃景長20多里。約半小時後，向東移動，突然消逝。後又出現三山，高聳入雲，中間一山，很象香爐；又隔了半小時，才全部消失。

在沙漠裡，白天沙石被太陽曬得灼熱，接近沙層的氣溫升高極快。由於空氣不善於傳熱，所以在無風的時候，空氣上下層間的熱量交換極小，遂使下熱上冷的氣溫垂直差異非常顯著，並導致下層空氣密度反而比上層小的反常現象。在這種情況下，如果前方有一棵樹，它生長在比較溼潤的一塊地方，這時由樹梢傾斜向下投射的光線，因為是由密度大的空氣層進入密度小的空氣層，會發生折射。折射光線到了貼近地面熱而稀的空氣層時，就發生全反射，光線又由近地面密度小的氣層反射回到上面較密的氣層中來。這樣，經過一條向下向下凹陷的彎曲光線，把樹的影像送到人的眼中，就出現了一棵樹的倒影。

由於倒影位於實物的下面，所以又叫下現蜃景。這種倒影很容易給予人們以水邊樹影的

［海市蜃樓幻景］

幻覺，以為遠處一定是一個湖。凡是曾在沙漠旅行過的人，大都有類似的經歷。拍攝影片《登上希夏邦馬峰》的一位攝影師，行走在一片廣闊的乾枯草原上時，也曾看見這樣一個下現蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮飯。等他跑到那裡一看，什麼水源也沒有，才發現是上了蜃景的當。這是因為乾枯的草和沙子一樣，可以被烈日曬得熱浪滾滾，使空氣層的密度從下至上逐漸增大，因而產生下現蜃景。

無論哪一種海市蜃樓，只能在無風或風力極微弱的天氣條件下出現。當大風一起，引起了上下層空氣的攪動混合，上下層空氣密度的差異減小了，光線沒有什麼異常折射和全反射，那麼所有的幻景就立刻消逝了。

總而言之，這是一種十分有趣的折射和反射現象。