探索百科032 寻找海市蜃楼

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2021年07月21日13:59:40 0 291

大家有没有遇见过海市蜃楼的现象呢?海市蜃楼一般出现在平静的海面、炎热的沙漠地带和柏油路上。

在炎热的夏天,我们乘坐在行驶的车中,有时候会发现前边道路会出现水坑,这个水坑出现在较远的前方,而当我们靠近时,它却消失了。

在路上可以看到倒影,好像路上有水。这些倒影就是我们在公路上较为常见的海市蜃楼,由滚烫的路面加热上方的空气而形成的。

在沙漠中,有时也会出现绿洲的海市蜃楼,如果继续朝绿洲出现的方向走,绿洲就会消失,最后只剩下一望无际的沙漠。

垂直温度梯度反应的是从表面向垂直方向移动时温度的变化情况。地表面加热它上方的空气。因此,来自树木的光线本应沿直线向我们传播,但因为在热处传播得更快,因此会向热处弯曲,从而形成物体的倒像。

这是因为光在空气中折射后进入我们的眼睛中所产生的现象。光在空气中形成折射的地方也就是光的速度差产生的地方。

酷热的阳光照在柏油路或者沙漠上的时候,地面就会变得非常滚烫,而接近地面的空气也会变得非常热。因此,处于高处的空气就会与接近地面的空气产生较大的温度差,这种温度差也会扩大空气的密度差,所以就会使阳光通过空气时的速度产生差异。在这种情况下,阳光就会向上折射。因为光在接近地面的空气中速度会变快。折射后的光进入到我们的眼睛中,我们就会看到一种假象了,就像我们从镜子中看到了物体是一样的道理。

高处的空气冷,接近地面的空气热,产生了下现海市蜃楼

Image credits: Wikimedia Commons illustration by Ludovica Lorenzell.

但有时还会出现相反的情况,比如夏天的海面上。接近海面的空气温度较低,高处的空气温度相对比较高,光就会向下方发生折射,这时,物体看起来就会漂浮在空中一样了。

高处的空气热,接近海面的空气冷,产生了上现海市蜃楼

Image credits: Wikimedia Commons illustration by Ludovica Lorenzell.

下现海市蜃楼的示意图

下现海市蜃楼的示意图,这里突出了全反射点

上现海市蜃楼的示意

Schematic of Fata Morgana.

Image Credits: Wikimedia commons,by Brocken Inaglory

一个人在密歇根州新布法罗的北码头上,远处是伊利诺伊州芝加哥的海市蜃楼。

A person on the north pier in New Buffalo, Michigan with the mirage of Chicago, Illinois in the distance.

Image Credits: weather.com Joshua Nowicki – Photography

这是一张很好的上现海市蜃楼的照片,在照片中看到美国的芝加哥市与新布法罗相距约45英里。

海市蜃楼的两大特点

一是在同一个地点重复出现。比如美国的阿拉斯加上空经常会出现海市蜃楼。

二是出现的时间相对固定。比如我国山东蓬莱的海市蜃楼大多出现在每年的五六月份,而美国阿拉斯加的海市蜃楼一般是在每年6月20日以后的20天内出现。

【趣味问答】

假如用激光去捕鱼,应该怎样瞄准呢?

在清水中,鱼儿们正在悠然自得地游泳,如果我们用长枪去捕捉鱼的话,应该刺向靠上一点的位置,还是向下一些的位置呢?如果用激光来代替长枪的话,在捕鱼时应该瞄准哪里呢?

【正确答案】

如果用长枪的话,刺枪的位置应该稍微向下一些,如果用激光捕鱼的话,由于激光会像光一样进行折射,所以只要瞄准我们所看到的位置就可以了。

如下图所示,我们在看水中的物体时,这个物体会比实际位置偏上,所以如果想要准确地刺向水中的鱼,就应该瞄准比我们看到的位置再靠下一些的位置。如果使用激光的话,激光光线会在水中进行折射,所以只要瞄准我们所看到的位置就可以了。


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