大氣中的一種光學現象。為出現在空中、海面或地面附近及地平線下的比較少見的奇異幻景,在氣象學中稱為蜃景。

  成因 在正常狀態下,大氣層中的空氣密度隨高度而遞減。因此,光線通過這種密度不同的大氣層時,便產生連續的折射而漸次彎曲。如果空氣的溫度在鉛直方向出現上熱下冷的逆溫狀態,這種穩定的空氣層結,便使光線彎曲的現象尤為突出。一般說來,光線在自下而上行進的過程中,隨著空氣的密度不斷減小,折折射線遠離法線,以致平行於折射面,甚至返回原入射線所在的空氣層中而出現全反射現象,使得本來看不見的遠處景物,通過連續不斷地折射和全反射,最後送到觀察者的視野中。觀察者沿射來的光線的切線方向看去,遠處景物便被抬高或放大,這種呈現在上空的海市蜃樓景象,稱為上現蜃景(圖1)。早晨(傍晚)真正的日月還未上升(已經降落)到地平線上(下)以前(後),觀察者就(還)可以看到日月的形象,這種日月出沒時的抬高現象就是上現蜃景,隻不過人們對這種現象習以為常而已。

  類型 ① 上現蜃景(正像)。多見於中、高緯度的海面或雪原,特別是在兩極區域,當暖空氣流到冷的海面或雪原上時,大氣溫度的鉛直分佈呈穩定的逆溫層結,這時遠處的冰山、島嶼、城廓或船隻便呈現在上空,都成正像。中國山東蓬萊(古屬登州)常見這種蜃景。《夢溪筆談》中有:“登州海中,時有雲氣,為宮室、臺觀、城樓、人物、車馬、冠蓋,歷歷可見,謂之海市。”可見人們很早就知道這種空中幻景。正如蓬萊閣石刻碑文所說:“欲從海市覓仙蹤,令人可望不可攀。”在法國,1869年的一個月夜,整個巴黎的建築物和街道以及行人車馬,都顯現在上空,成為巴黎人人稱道的一幅壯麗驚人的圖畫。

  ② 下現蜃景(倒像)。在沙漠或草原地區,由於正午或午後氣溫下熱上冷的現象極為突出,以至局部地區在短時間內出現空氣密度隨高度而遞增的反常現象。這時空氣的層結極不穩定,其折射和全反射作用所產生的海市蜃樓為上現蜃景的鏡像,稱為下現蜃景(倒像)。由於空氣的層結不穩定,以及近地氣層的湍流作用,這種倒像出現的時間不長,且常常閃動,從遠處觀察,好像沙漠綠洲中的水下倒影(圖2)。

  然而沙漠或草原地區,不僅出現下現蜃景,而且在黎明之前,由於下墊面的輻射冷卻作用,沙漠或草原的溫度低於近地面的氣溫,故空氣層結穩定,也能形成上現蜃景。兩千年前,在非洲旅行的人,曾經記載過野獸等巨大的動物在空中奔馳或緩慢行走的生動形象。

  在海洋上不僅可以產生上現蜃景,而且在低緯度和赤道海面也可以形成下現蜃景。當冷空氣流經這些海域時,近海面大氣的層結不穩定,使得遠處的島嶼、船隻或景物,在海面以下呈現出晃晃搖動的倒像,這是海洋上的下現蜃景。

  在現代寬闊筆直的高速公路上,由於路面和近地層空氣間形成不同的鉛直溫度層結,公路上奔馳的汽車形象,既可能呈現出上現蜃景(黎明之前),也可能呈現出下現蜃景(正午或午後)。但這都是顯現在路面附近的蜃景。

  ③ 側向蜃景。如果在水平方向出現氣溫不均勻的現象,導致空氣密度在水平方向的不均勻分佈,也可以在水平方向顯現出蜃景,稱為側向蜃景。瑞士日內瓦湖南部,處在群山環抱之中,上午太陽照射到湖的北部,使北部的溫度升高,而南部氣溫還很低,導致湖上空氣的密度,自北向南逐漸降低,從而在湖面上出現側向蜃景。由於空氣的這種水平密度分佈,未必是均勻一致的,因此,本來是一隻遊船在湖中蕩漾,可以變成好幾隻遊艇結隊而行的幻景。

  ④ 復雜蜃景。低層空氣由於溫度梯度的不同分佈和變化,加上湍流的作用,常常使得在海面或地面附近顯現出來的蜃景,由於其形狀和強度的瞬時變化,而有伸長、縮短、歪曲或閃爍等現象,甚至出現撲朔迷離難以捉摸的不定形的蜃景,稱為復雜蜃景。這曾經是意大利西西裡島墨西拿海峽出現的蜃景的專有名稱。

  

參考書目

 王彬華著:《海洋氣象》,山東科技出版社,濟南,1979。