海市蜃楼形成条件
在平静无风的海面航行或在海边了望,往往会看到空中映现出远方船舶、岛屿或城廓楼台的影像；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.可是当大风一起,这些景象突然消逝了.原来这是一种幻景,通称海市蜃楼
夏季沙漠中烈日当头,沙土被晒得灼热,因沙土的比热小,温度上升极快,沙土附近的下层空气温度上升得很高,而上层空气的温度仍然很低,这样就形成了气温的反常分布,由于热胀冷缩,接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大,这样空气的折射率是下层小而上层大.当远处较高物体反射出来的光,从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射,其入射角逐渐增大,增大到等于临界角时发生全反射,这时,人要是逆着反射光线看去,就会看到下蜃.
柏油马路因路面颜色深,夏天在灼热阳光下吸收能力强,同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大,而下层空气热、密度小的分布特征,所以也会形成下蜃.
发生在沙漠里的“海市蜃楼”,就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象.海市蜃楼是一种光学幻景,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像.海市蜃楼简称蜃景,根据物理学原理,海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度,而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率.也就是因海面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同,对光线折射而产生的.
为什么会产生这种现象呢?要解答这个问题,得先从光的折射谈起.
当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候,光的速度不变,它以直线的方向前进,可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时,光的速度就会发生改变,进行的方向也发生曲折,这种现象叫做折射.当你用一根直杆倾斜地插入水中时,可以看到杆在水下部分与它露在水上的部分好象折断的一般,这就是光线折射所成的,有人曾利用装置,使光线从水里投射到水和空气的交界面上,就可以看到光线在这个交界面上分两部分：一部分反射到水里,一部分折射到空气中去.如果转动水中的那面镜子,使投向交界面的光线更倾斜一些,那么光线在空气中的折射现象就会显得更厉害些.当投向交界面的光线如左下图所示的情况时,光线就全部反射到水里,再没有折射到空气中去的光线了.这样的现象叫做全反射.
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,但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了,所以不觉得有什么异样.
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,平均每升高100米,气温降低0.6℃ 左右）.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.
假使在我们的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的气层逐渐折射进入稀的气层,并在上层发生全反射,又折回到下层密的气层中来；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是抬高了许多,所以叫做上现蜃景.
