为什么会有海市蜃楼的形成?

题目

为什么会有海市蜃楼的形成?

答案

夏天,在平静的无风的海面上,向远方望去,有时可以看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市以及庙宇等出现在远方的空中.古人并不明白产生这种景象的原因,于是对它做了许多不科学的解释,甚至认为是因为海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,所以叫做“海市蜃楼”也会叫蜃景.海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生反射而产生的.在夏天,海面上的下层空气温度往往比上层低,密度比上层大,折射率也会比上层大.我们能把海面上的空气都看做是因为折射率不同的大量水汽层组成的.远处的山峰、船舶以及楼房、人等发出的光线射向空中时,因为不断被折射,越来越偏离法线方向,进入上层空气的入射角会不断增大,导致全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就可以看到远方的景物悬在空中.在沙漠里也可以看到蜃景.太阳照在沙地上,以后接近沙面的热空气层往往比上层空气的密度小,折射率也小.从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时会被折射,入射角也慢慢增大,也会发生全反射,人们逆着反射光线看去,就可以看到远处物体的倒影,好象是从水面反射出来一样.沙漠里的行人经常被这种景象而迷惑,认为前方有水源而奔向前去,但是,它总是可望而不可即的.在炎热夏天的柏油马路上,有时也可以看到上述现象.你可以模仿“海市蜃楼”及“沙漠里的蜃楼”的叙述,解释这一现象吗?在夏天炎热的柏油马路上,从远处看去,路面显得十分明亮光滑,仿佛用水淋过一样.海市蜃楼是大气中的光现象.只要我们认真学习光的反射规律,以及折射规律及折射率等概念,就可以很圆满地、科学地解释这些光现象,并不为此景所困惑.例如在沙漠里旅行,有时就会突然发现前面有一片绿洲；而当你走近时,就会什么也没有.人们就把这种现象叫“海市蜃楼”.实际,“海市蜃楼”主要是太阳光遇到不同密度的空气产生的折射现象.在大沙漠里,白天太阳可以使沙表层气温快速上升,加上空气传热性能相当差,无风时,垂直方向的气温差相当大；上冷,空气密度大；下热,空气密度小.而当太阳从高空密度大的空气层进入下面密度小的空气层时,光的速度就会发生变化,从而产生折射,把远处的绿洲映射到人们面前,从而使人们产生一种幻觉——“海市蜃楼”.