海市蜃楼-瑰奇的天空
在夏天的沙漠里，大风卷起黄沙满天飞扬之后，往往接踵而来的就是叫人难以忍受的酷热，气温可以升到四五十摄氏度。偶尔出现一支骆驼队行进在茫茫沙海中，似乎只有驼铃单调的催人昏昏欲睡的丁当声，才能打破这沉闷的寂静。此时此刻，人们是多么渴望有个凉快的地方歇脚啊。可是，在这渺无边际的沙海中，哪有凉快的去处？不过，有时候，特别是烈日当空的晌午，在人们眼前会突然出现一湾湖水，湖畔水光树影，清晰可见。湖水吸引了疲劳的人们，走呀，走呀，它似乎就在眼前，可是又总也走不到那边。一阵风刮过，这湖光树影就消失得无影无踪。人们这才醒悟过来，这是遇上海市蜃楼了。
在大海边，本来望出去是水天一色，茫茫一片，往往大半天什么都不见的海面，有时候远处突然会出现一座城镇，楼台城郭，桥梁街市，树木行人，历历可见，不久又消声匿迹，无影无踪了。人们说，这又是遇上海市蜃楼了。
海市蜃楼是一种空中幻景，又叫海市。我国山东半岛最北端的沿海县城蓬莱县（古时名登州），靠海有座古建筑——蓬莱阁，是个有名的观看海市蜃楼的地方。北宋科学家沈括曾在他的名著《梦溪笔谈》中，记录了他在蓬莱见到的海市蜃楼的景象：“登州海中，时有云气，如宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。”
在我国古代的传说中，认为蜃是一种蛟龙，能吐气为楼台；又传说海市是海上神仙的住处，没有固定的地点，在虚无飘渺间。于是我们的祖先就把像蓬莱海面出现的那一类空中幻景叫做海市蜃楼。
海市蜃楼到底是怎样产生的呢？
还得先从简单实验说起。
用一个大口扁形的玻璃杯，盛上半杯子水，再拿一个5分硬币放进盛水的杯子里，硬币最好放在杯底的中央。现在你从侧面看硬币，像是浮了上来似的，看到的硬币的物像，比原来的实物位置高了许多。
这个小小的实验说明，来自硬币的光线从透明的水里进人透明的空气的时候，因为水和空气密度不同，光线行进的路线就会在水和空气不同密度的交界面上发生偏折，也就是所谓发生折射，于是我们看到了比实物高得多的一个物像。如果把玻璃杯慢慢垫高，垫高到一定高度，你就会看不见硬币的物像。这是因为这时候入射角小于48.5°的光线，经折射后向上射而射不到你的眼睛的缘故。入射角等于或大于48.5°的光线，就不再射出水和空气的交界面，而在这个交界面上折回水中——这就是所谓光的全反射。
同样是空气，要是密度不一样，也可以使光线在通过不同密度的不同空气层时发生折射，出现物像。空气密度是随温度变化而变化的：温度增高，空气就要膨胀，密度跟着变小；反过来，温度降低时，空气就要收缩，密度跟着变大。海市蜃楼就是光线在穿过大范围不同密度的空气层时，把几十千米甚至上千千米外远处本来看不见的景物，经过折射和全反射抬升到地面以上或者半空中的奇异的幻景。
海市蜃楼按不同环境条件下空气层密度分布不同而分做上现蜃楼、下现蜃楼和侧现蜃楼等几种。
上现蜃楼大多出现在海面上空。蓬莱海面看到的应该是上现蜃楼。三、四月间，太阳光照射海面，由于海水蒸发耗去了大量热量，并且海水吸收太阳光的热量后增温很慢，所以暖季里陆地地面已晒得烫人，而海水却显得很凉。接近海面的空气层受海水温度的影响，气温也比较低。稍高的空气层没有直接跟很凉的海面接触，气温反而比较高。这就形成了上暖下凉、密度上小下大的暖、冷空气层。来自景物的光线在通过密度较大的冷空气层而进人密度较小的暖空气层时，经过折射和全反射，射入人们的眼睛，把本来没入地平线以下人们看不见的远处景物，变成“抬”高了的景象让人们看到，就像上述实验水杯里的硬币的物像比实物给“抬”高了许多一样。
冷、暖空气层里密度分布都不会是绝对均匀的，都有由密到疏的过渡，所以实际上光线走的是一条向上的逐渐弯曲、产生全反射后又向下逐渐弯曲的弧线，最后投入人们的眼睛。光线在地面空气层中所发生的弯曲现象，也使我们在太阳实际上已经没入地平线以后的几分钟内还能看到它，在中纬度地方白天因此要比实际长10～15分钟。
上现蜃楼也可以在大江、大湖和南极、北极等地方出现。比如，早年在南通的长江水面上空，就曾出现过上现蜃楼。当年开明书店的王鞠侯先生所著的《青年气象学》一书中，记载有南通江面上空出现的海市景观：“二月酷日当空，奇热异常。午后天空忽然阴云密布，大有雨意。一时江滨居民，咸至江堤避暑。正在闲谈之际，突见长江中出现海市蜃楼，长二十余里，楼台城郭，树木房屋，分明可辨。一时观者莫不惊骇异常。……历时半时之久，始见向东移动，化为乌有。炬（岂料）海市不见后，江上又出现三山，高耸云表，气象巍峨。最奇怪者，中间一山，奇形类若香炉，大江南北，情形与平时无异，亦经半时之久，始渐消灭，诚空前之奇闻也。”在我国西藏阿里高原湖上空也多次出现过这类蜃楼。
下现蜃楼大多出现在沙漠地带，它的出现原理跟上现蜃楼相似，但情况刚好相反。在沙漠地区，晴天太阳直晒沙地，把贴近地面的空气很快烤热，在没有风的时候，地面空气升温可高达几十摄氏度，但是上层空气仍然很凉、这就出现了跟上面所说的海面的情况刚好相反的情况，即空气层上凉下热、空气密度上大下小的密度分布。来自景物的光线在通过密度较小的贴近地面的暖空气层而进人密度较大的凉空气层时，先向下折射，半路上产生全反射，然后向上射入人们的眼睛，使本来在老远的地方人们看不见的景物成为景象让人们看到。所不同的是在空气密度上密下疏的情况下，景物向人们的眼睛所投射的光线是向下弯曲的，因此形成的景象在景物的下方。通常看到的下现蜃楼的景象是景物的倒像，因为天空通常是蔚蓝色的，所以它在地面上的景象看起来很像一汪湖水，而景象又是倒的，看起来好像湖水中的倒影；要是空气层多少有点儿波动，景象发生摇晃，看起来就会像湖水在波动。因此，沙漠地区如果出现下现蜃楼，景象中往往有人们渴望的水面，常叫人上当。
下现蜃楼多半出现在沙漠地区的上午，因为这时候沙地晒得很热，使靠近地面的空气层烤热，但是上午近地面的热空气的热量还来不及向上传递，这样上、下空气层温差比较大，于是就容易出现下现蜃楼。
侧现蜃楼通常出现在砖墙旁。原理跟下现蜃楼是一样的，所不同的是范围小，而且发生折射现象的空气层不在水平位置，而是在垂直位置，景象出现在竖直的墙面的一侧。又高又厚的砖墙受太阳光照射，墙面受热而使贴近墙壁的垂直空气层受热，空气因受热膨胀而密度变小，高墙面较远的垂直空气层密度相对比较大，这就使来自墙旁景物的光线在通过密度大小不同的空气层时发生侧向弯曲，空气层起了镜面作用，于是出现侧现蜃楼。夏天极热的时候，留心观察大建筑物，站在晒热了的墙壁附近，沿着墙壁看去，也许会有机会看到这种侧现蜃楼。
不管是哪种海市蜃楼，只要一起风，把一密一疏或者一疏一密的空气层混合，失去了出现海市蜃楼的条件，于是幻景就会立即消失得无影无踪。
这下你总该明白了吧，所谓海市蜃楼既不是什么神仙宫府，也不是什么蛟龙显灵，只是因空气上下左右密度不同，光线经过折射和全反射以后出现的一种光现象。
