物理知识:海市蜃楼
海市蜃楼
夏季站立海滨，极目远眺，有时能在空中看到远山、船舶、楼阁、庙宇等。古人不明白产生这种奇景的原因，以为是海中蛟龙（即蜃）吐出的仙气结成的，因而叫做“海市蜃楼”，又叫蜃景。蜃景不但在海上能看到，在沙漠中、柏油马路上也能看到。
所谓的蜃景──海市蜃楼，不过是光在密度不同的空气层中传播时产生的折射和全反射现象罢了。
夏天，海面上的下层空气比上层温度低，密度比上层大，折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多层气体组成的。从远处的山峰、船舶、楼阁等反射出来的光线射向空中时，不断被折射，越来越偏离法线方向，进入热气层（上层）的入射角不断增大。当光线的入射角增大到临界角时，就发生全反射现象，人们就会看到远方的景物悬在空中。这种海市蜃楼在气象学上叫上现蜃景。在沙漠中和柏油马路上出现的海市蜃楼叫下现蜃景。下面分析下现蜃景。
夏季的沙漠由于受到炎热太阳的暴晒，接近沙面的空气层比上层的空气热，因而密度小，折射率也比上层的空气要小。远处来的倾斜光线在射向地面时进入稀薄的热气层，不断被折射，入射角逐层增大，当光线射到贴近地面的气层的入射角大于该部分空气的临界角时，就会发生全反射现象。这时，地面显得格外明亮，看起来仿佛水面（或镜子）一样。其实，它更像从水底向上望去的水面。
要发生如上所述的全反射现象，光线要极斜地射进空气层，否则入射角就不会超过其临界角（因为空气的临界角很大），也就不能得到全反射。
贴近沙面的热空气层是不稳定的。密度比较大的空气，其重量相对也较大，它要自然向下移动，把它底下密度比较小的热空气挤到上面去。那么，怎么能使密度比较大的空气层留在上面，产生奇妙的蜃景呢？贴近沙面的热空气向上升起，立刻就会有其他的空气来补充这一空缺。由于这一空气层间的温度差甚小，来补缺的空气立即也被沙地炙热，变成了“热空气”。这样不断地替换着，被炙热的沙面上就会有一层密度比较小的热空气，它对于光线的行进几乎没有影响，因此，仍可以出现蜃景。
在神秘的大沙漠里，人们往往会发现远处有一派水乡泽国的美丽景色。碧波粼粼的湖水，一幢幢精致的建筑物倒映其中。微风吹拂，涟漪轻盈。远远望去，若隐若现，似画非画，十分迷人。有人曾受此景诱惑，顶着烈日朝美景奔去，然而几小时后仍然是一片荒凉的沙漠，既没有水，也没有草。这时好像在更远处，又有一个水映蓝天的大湖，环湖四周，那青翠的山谷、碧绿的原野清晰可辨。如果再去寻找这“湖光山色”“晶莹的池水”，也是可望不可及。
关于柏油马路上的海市蜃楼，与沙地的海市形成类似。到炎热的夏季，沿着路面向远望去，漆黑的路面宛如镜子一般明亮。还有一种是侧面的海市蜃楼，又叫做“侧现蜃景”。这是竖直的墙壁被炙热以后的反射现象。