第4章 海市蜃樓——最奇麗的自然現(xiàn)象
書名: 令孩子驚奇的122個科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)知識作者名: 陳池本章字?jǐn)?shù): 1579字更新時間: 2015-04-19 21:58:53
海市,也稱海市蜃樓,如今氣象學(xué)中統(tǒng)一稱為蜃景。蜃景是一種非常特殊的氣候現(xiàn)象。因為它是一種十分少見的幻景,因而顯得十分神秘。那我們就來解釋產(chǎn)生蜃景的原因。當(dāng)我們把筷子插入盛水的玻璃杯中后,你會發(fā)現(xiàn),筷子像是被水折斷似的。這個實驗告訴我們,光線在穿過密度均勻的物質(zhì)(介質(zhì))時,其傳播方向和速度一般保持不變;當(dāng)光線傾斜地穿過密度不同的兩種介質(zhì)時,在兩種介質(zhì)接觸的地方(或者叫界面)不僅傳播速度發(fā)生改變,而且行進(jìn)的方向也發(fā)生偏折,這就是物理學(xué)中的光折射現(xiàn)象。當(dāng)光線由密度較小的物質(zhì)中射入密度較大的物質(zhì)中要發(fā)生偏折,也就是說,從疏介質(zhì)進(jìn)入密介質(zhì)時,要向垂直于界面的法線方向偏折,即折射角小于入射角;反之,折射角會大于入射角。這就是光的折射規(guī)律。
海市蜃樓是另外空間的真實體現(xiàn)。在物質(zhì)的運動下,另一空間的景象反映到我們這個空間里來了。有一種海市蜃樓發(fā)生在海上。由于在一定范圍內(nèi)的空間空氣濕度比較大,而且厚度也比較大,這樣大面積的水蒸氣在運動下陰差陽錯地就能形成一個巨大的透鏡系統(tǒng)。就像一個巨大的放大鏡和顯微鏡一樣,把微觀世界的另外空間的景象反映到我們所看到的空間里來了。另外,人們看到的海市蜃樓的景象有時是運動的,空間的物質(zhì)就是運動的。在沙漠或其他地方,如果物質(zhì)在運動下也能形成一個巨大的微觀觀測系統(tǒng),人們也可以觀測到另外空間,也就是人們所說的海市蜃樓。
在大自然中,空氣層的各部分密度是有差別的,在特殊情況下,這種密度差還很大,因此,發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象就非常正常。進(jìn)入春季或者夏季,海水溫度和陸地溫度相差較大,在海風(fēng)和海流的直接影響下,海面空氣經(jīng)常出現(xiàn)下冷上暖的現(xiàn)象,使得低層空氣密度大,高層空氣密度小。如果此時太陽光從海洋遠(yuǎn)處物體上反射出來,穿過空氣密度不同的兩個界面,就要發(fā)生光折射,當(dāng)這種光線從上前方斜著進(jìn)入人們的視線時,就會看到遠(yuǎn)方出現(xiàn)的物體幻影。蜃景是一種十分壯觀奇麗的自然現(xiàn)象,“蓬萊仙境”就是這一氣候現(xiàn)象的形象描述。當(dāng)然,蜃景并非濱海獨有,在沙漠、江河湖泊、山地丘陵等地都可能出現(xiàn)。人們可以看到房屋、人、山、森林等景物,并且可以運動,栩栩如生。在炎熱夏天的柏油馬路上,有時也能看到上述現(xiàn)象,貼近熱路面附近的空氣層同熱沙面附近的空氣層一樣,比上層空氣的折射率小,從遠(yuǎn)處物體射向路面的光線,也可能發(fā)生全反射。從遠(yuǎn)處看,路面顯得格外明亮光滑,就像用水淋過一樣。
海市蜃樓也經(jīng)常發(fā)生在雨后,因為這時的空氣濕度較大,也易形成透鏡系統(tǒng)。當(dāng)近地面的氣溫劇烈變化,會引起大氣密度很大的差異,遠(yuǎn)方的景物,在光線傳播時發(fā)生異常折射和全反射,從而形成蜃景。我國山東蓬萊縣,常可見到渤海的廟島群島幻景,素有“海市蜃樓”之稱。
在國外,也有許多關(guān)于蜃景奇觀的記載。1913年美國的一個探險隊去尋找一座神秘的高地。這個高地是探險隊中的一個成員在幾天前發(fā)現(xiàn)的。探險隊為了證實這個新發(fā)現(xiàn),乘船駛過冰山海域,然后登上冰川,步行前進(jìn),直到探險隊看到那個被稱之為是新發(fā)現(xiàn)的大山時,景象慢慢改變了。最后,隨著地球和太陽的轉(zhuǎn)動,探險隊面前的景觀消失得無影無蹤。高山化為烏有,留下的只是廣闊無垠的冰山海洋。事后,探險隊認(rèn)識到,他們上了自然界的當(dāng),海市蜃樓騙了他們。在戰(zhàn)爭史上,也有蜃景的記錄。1798年,拿破侖的軍隊在埃及沙漠中行進(jìn),茫茫沙漠中突然出現(xiàn)迷亂的景象,一會兒出現(xiàn)一個大湖,頃刻間又消失了;一會兒又是一片棕櫚樹林,轉(zhuǎn)眼間又變成荒草的樣子。士兵們被弄糊涂了,以為世界末日來臨,紛紛跪下祈求上帝來拯救自己。第一次世界大戰(zhàn)時,在一次沙漠會戰(zhàn)中,一隊英國炮兵正在射擊,突然間,射擊目標(biāo)變成了一座海市蜃樓,指揮官被眼前發(fā)生的一切弄得莫名其妙,不得不停止炮擊。另一次,一位德國潛艇艇長通過潛望鏡看到了美國紐約市,他以為自己指揮的潛艇跑錯航線,進(jìn)入美國海域,趕緊下令撤退。其實,這位艇長也是受了蜃景的欺騙。