何时，何地，什么原因会出现海市蜃楼？

一、何时，何地，什么原因会出现海市蜃楼？

在夏秋之间的海上，由于海面空气稠密，高空空气稀薄，遇到风平浪静气流平稳时，会偶然出现一些远山，船舶，城市楼房，甚至车马行人也隐约可见，宛如天空中另有天地。这种现象叫“海市蜃楼”。它是光线经过不同密度的空气层，发生多次折射后，反射到我们眼中的一种“幻影”，是一种大气光学现象。同样的道理；在大沙漠中，有时也能看到远处地下有一些树木倒影。这种现象，气候一变就会消失。

二、船锚的原理

首先讲下抛锚的条件，不是任何地方都可以抛锚的，最佳的底质是沙石底，泥底其次，礁石底质就很难抛锚，可能难以差生抓力，也可能被岩石卡住难以起锚。水深太大，比如在大洋上，三、四千米的水深，也不能抛锚。（不过可以拖锚航行，这个属于抗击大风浪的技巧，这里就不多说了）

抛锚时，不能用太快的速度，要慢慢将锚放下，速度过快会导致锚及锚链的难以刹住，可能损坏锚机，甚至可能产生其它严重后果。锚首先是锚冠触底，然后锚身躺倒，这时在平衡杆作用下，锚爪尖端也会触底，但是不会抓到沙石中。船会继续放下一定长度的锚链，使大部分锚链都平铺在海底。这时向后动车，将锚链向后微微拖动，锚爪D在锚身重力和锚链拉力的共同作用下，就插入沙石中。

此时，船舶会稍微收回一些锚链。一般而言，放出的锚链长度应该是水深的3-5倍。锚链过长，则增大的船舶的回旋范围，易于与其它抛锚船只碰撞。锚链过短，则易于向上牵动锚身，使锚松动，失去抓地效果。在锚抓抓地后，相当于打了一个地桩，而锚链在放下后，基本上只有与底质水平的拉力，在这个角度上，锚的抓力是最大的。除非风浪极大，一般船锚都可以抓牢。

在起锚时，船舶向前动车，同时慢慢收回锚链，在离锚较近处，拉直锚链，此时锚杆的A点在锚链的拉力下将抬起，锚将以锚冠B为轴，利用杠杆的原理将锚爪D从底质中起出，然后船舶继续收回锚链，直至将锚拉出水面。

三、海市蜃楼是怎么形成的？

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，或简称蜃景。 海市蜃楼示意图

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。

我国渤海中有个庙岛群岛，在夏季，白昼海水温度较低，空气密度会出现显著地下密上稀的差异，在渤海南岸的蓬莱县（古时又叫登州），常可看到庙岛群岛的幻影。宋朝时候的沈括，在他的名蓍《梦溪笔谈》里就有这样的记载：

“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。”

这就是他在蓬莱所看到的上现蜃景。1624年7月6日（明天启四年五月二十一日），登州海面上发生了历时八个多小时的海市奇观，当时即将离任的登莱巡抚袁可立目睹了整个过程，心情十分激动，一首《海市诗》详实地将当时的盛况记录下来，文辞优美，可以让没有见过海市的人，产生身临其境的感觉，再加上董其昌的书法，成为东海上的不朽之作。1933年5月22日上午11点多钟，青岛前海（胶州湾外口）竹岔岛上也曾发现过上现蜃景，一时轰传全市，很多人前往观看。1975年在广东省附近的海面上，曾出现一次延续6小时的上现蜃景。

不但夏季在海面上可以看到上现蜃景，在江面有时也可看到，例如1934年8月2日在南通附近的江面上就出现过。那天酷日当空，天气特别热，午后，突然发现长江上空映现出楼台城廓和树木房屋，全部蜃景长20多里。约半小时后，向东移动，突然消逝。后又出现三山，高耸入云，中间一山，很象香炉；又隔了半小时，才全部消失。

在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象。在这种情况下，如果前方有一棵树，它生长在比较湿润的一块地方，这时由树梢倾斜向下投射的光线，因为是由密度大的空气层进入密度小的空气层，会发生折射。折射光线到了贴近地面热而稀的空气层时，就发生全反射，光线又由近地面密度小的气层反射回到上面较密的气层中来。这样，经过一条向下向下凹陷的弯曲光线，把树的影像送到人的眼中，就出现了一棵树的倒影。

由于倒影位于实物的下面，所以又叫下现蜃景。这种倒影很容易给予人们以水边树影的幻觉，以为远处一定是一个湖。凡是曾在沙漠旅行过的人，大都有类似的经历。拍摄影片《登上希夏邦马峰》的一位摄影师，行走在一片广阔的干枯草原上时，也曾看见这样一个下现蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮饭。等他跑到那里一看，什么水源也没有，才发现是上了蜃景的当。这是因为干枯的草和沙子一样，可以被烈日晒得热浪滚滚，使空气层的密度从下至上逐渐增大，因而产生下现蜃景。

无论哪一种海市蜃楼，只能在无风或风力极微弱的天气条件下出现。当大风一起，引起了上下层空气的搅动混合，上下层空气密度的差异减小了，光线没有什么异常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。

总而言之，这是一种十分有趣的折射现象。