趣味科学故事:解读海市蜃楼现象

海市蜃楼现象是一种非常神秘的现象,同学们也对之非常好奇。今天就由童乐福儿童网小编来给同学们讲讲这个趣味科学故事:解读海市蜃楼现象。

趣味科学故事:解读海市蜃楼现象插图

关键词:海市蜃楼。

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在平静无风的海面航行或在海边瞭望,往往会看到空中映现出远方的船舶、岛屿或城郭楼台的影像;在沙漠旅行的人有时也会突然发现,在遥远的沙漠里有一片湖水,湖畔树影摇曳,令人向往。可是当大风-起,这些景象突然就消逝了。原来这是一种幻景,通称海市蜃楼,或简称匿景。

自古以来,蜃景就为世人所关注。我国古代把蜃景看成是仙境,秦始皇、汉武帝曾率人前往蓬菜寻访仙境,还屡次派人去蓬菜寻求灵丹妙药。在国外,也有许多关于蜃景奇观的记载。1913年,美国的一个探险队去寻找一座神秘的高地,这个高地是探险队中的一个成员在不久前发现的。探险队为了证实这个新发现,乘船驶过冰山海域,然后登上冰川,步行前进,直到探险队看到那个被称之为新发现的大山时,景象慢慢改变了。最后,随着地球和太阳的转动,探险队面前的景观消失得一干二净。高山化为乌有,留下的只是广阔无垠的冰山海洋。事后,探险队认识到,他们上了自然界的当,海市匾楼骗了他们。

在战争史上,也有蜃景的记录。1798年,拿破仑的军队在埃及沙漠中行进,茫茫沙漠中突然出现迷乱的景象,一会儿出现一个大湖,顷刻间又消失了。一会儿又是一片棕榈树林,转眼间又变成荒草的叶子。土兵们被弄糊涂了,以为世界末日来临,纷纷跪下祈求上帝来拯救自己。第一次世界大战时,在一次沙漠会战中,一队英国炮兵正在射击,突然间,射击目标变成了一座海市蜃楼,指挥官被眼前发生的一切弄得莫名其妙,不得不停止炮击。另一次,一位德国潜艇艇长通过潜望镜看到美国纽约市,他以为自己指挥的潜艇跑错航线,进入美国海域,赶紧下令撤退。其实,这位艇长也是受了歷景的欺骗。

为什么会产生海市蜃楼这种现象呢?原来,空气本身并不是一个均匀的介质,在一般情况下,它的密度是随高度的增大而递减的,高度越高,密度越小。当光线穿过不同高度的空气层时,总会引起一些折射,但我们在日常生活中已经习惯这种折射现象了,所以不觉得有什么异样。可是当空气温度在垂直变化的反常,并会导致与通常不同的折射和全反射时,这就会产生海市蜃楼的现象。

由于空气密度反常的具体情况不同,海市蜃楼出现的形式也不同。

在夏季,白昼海水湿度比较低,特别是有冷水流经过的海面,水温更低,下层空气受水温影响,较上层空气为冷,出现下冷上暖的反常现象(正常情况是下暖上凉)。下层空气本来就因气压较高,密度较大,现在再加上气温又较上层为低,密度就显得特别大,因此空气层下密上稀的差别异常显著。假使在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度高的气层逐渐折射进入密度稀的气层,并在上层发生全反射,又折回到下层密度高的气层中来;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抬高了许多,所以叫作上现歷景。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,因而在无风的时候,空气上下层间的热量交换极小,这样就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,它生长在一块比较湿润的地方,这时由树梢倾斜向下投射的光线,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,所以又叫下现屋景。

无论哪一种海市蜃楼,只能在无风或风力微弱的天气条件下出现。当大风一起,幻景就会顿时消失。这是因为这种空气层极不稳定,大风一刮,上下层空气搅动混合,上下层空气密度没有什么差异了,光线就不会出现折射和反射的现象了。

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海市蜃楼有两个特点: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履景;二是出现的时间一致,比如我国蓬莱的憂景大多出现在每年的五六月份,俄罗斯齐姆连斯克附近昼景往往是在春天出现,而美国阿拉斯加的厨景一般是在6月20日以后的20天内出现。

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