海市蜃楼的原始景象到底在何方（为什么海市蜃楼大多找不到原景物）

天气越来越热，一些地方出现海市蜃楼的频率也变得越来越高了，比如青岛——网传昨天傍晚又出现了海市蜃楼。

下午5点15分左右，青岛市民刘先生在海天中心南面轮船进出的海域，看到了明显的三座大山景象，而这个方向本不应该有山的，他用相机记录下这一情景（如下图）。

海市蜃楼图，图源：刘先生

正常情况下的景象，图源：刘先生

不过，从照片上看，刘先生记录到的海市蜃楼景象（三座山）不是特别清晰，可能由于发生的时间较晚，光线不强，而且多云遮光，并不是一个很好形成海市蜃楼的条件，所以比较蜃景模糊。

然而，我看了下评论区，好像更多人关注的是，为什么每次海市蜃楼都找不到现实中的原景物，许多人怀疑海市蜃楼是不是真实存在于现实生活中。

当然，海市蜃楼中的原景物肯定是真实存在的，因为它不同于幻觉，而是实物反射的光线真实进入了我们的眼睛，所以你可以给它拍照。

只不过我们要找到海市蜃楼中的原景物确实不是一件容易，这有多方面因素共同造成的，我们得从海市蜃楼的成像说起。

什么是虚像？

我们知道海市蜃楼是一个虚像，它并不在我们看到的那个位置。

虚像可以被眼睛看到，但它无法在光屏上显示，或者说光线根本没有真的到达成像的地方，这很符合海市蜃楼虚无缥缈的特性。

当光线散发并无法形成交点的时候，它就无法形成实像或者无法在光屏上显示，但是当这些发散光线进入我们的眼睛时，我们的眼睛可以在发散光线的反向延长线的交点处看到图像，这个就是虚像。

一个简单的例子就是镜子中的物体，当物体的光线被镜子反射的时候它是发散的，而这些散发光线被眼睛收集，于是就在镜子中出现了一个虚像，它不是物体的真实位置。

其实，在物理上定义的虚像看着还是比较复杂的，但我们可以把它简单理解成是一种视觉错觉，物体的位置对应的只是我们的眼睛感受，而我们的眼睛是无法感受光线被折射的，眼睛只会以为光线依然沿着直线传播，这就是为什么虚像都是在光线反向延长线上成像的缘故。

理解了虚像之后，就很好理解海市蜃楼的成像原理了。

海市蜃楼的景象是物体反射的光线经过空气折射之后一不小心进入了人的眼睛，最终我们的眼睛在自己的前方看到了别的地方的景物，这个过程和我们透过水看到鱼的情况是完全一样的。

鱼（实物）反射的光线离开水的时候被折射，而这些折射光线被我们眼睛收集，最终我们看到的鱼是一个更远、更浅的虚像。

不过，海市蜃楼的折射情况要比这个复杂许多，因为它并不是简单经过这么一次折射。

海市蜃楼中的光线如何传播？

光线在不同介质中传播就会发生折射，而我们的空气不总是均匀分布，它会因为各种原因发生变化，最终导致不同地区或者不同高度的空气密度不同，这就是海市蜃楼形成的前提。

我们前面说过夏天最容易出现海市蜃楼，其实原因就在于越热的时候就越容易制造不同的温度梯度，从而形成不同的空气密度梯度。

另外，海市蜃楼最频繁出现的地方是海面和沙漠，其实原因也是这两种材料的表面非常容易在制造不同温度梯度，不过它们都是在不同高度间。

当太阳照在海面上的时候，它加热海洋上方的大气，由于海水的冷却作用，所以靠近海洋的区域温度更低，越往高处则温度越高。

由于热胀冷缩，空气密度会出现“上稀下密”的情况，这会形成一个光线折射率梯度。

现在，我们眼睛前方有一个物体向周围反射光线，经过“上稀下密”的空气，它会被层层向下折射并进入我们的眼睛。

但是，我们的眼睛依然以为光线沿直线传播，所以在海面上出现的海市蜃楼一般都是偏高且像是悬浮着的景象，这种被称为上蜃。

出现在沙漠中的情况和海面上的正好相反，沙子的比热容小，所以它会迅速被加热，导致靠近表面的温度要高于远离地面的温度。

最终结果就是物体的光线被向上折射并进入眼睛，这时候我们眼睛看到的虚像是在偏下的，这种被称为下蜃。

如果这时候物体正好贴着地面的话，我们会看到一个类似于水面倒影一样的海市蜃楼，所以在沙漠中经常看到水源相关的海市蜃楼。

同样的，有时候温度梯度也会出现在水平方向，这个时候我们可能看到了侧向景物，这种情况被称为侧蜃。

为什么海市蜃楼很难找到原景物？

我们经常可以看到哪里出现海市蜃楼了，但是找不到原景物的情况。

其实从海市蜃楼的形成，以及在这个过程中光线的传播就不难发现，要找到海市蜃楼的原景物并不是一件容易的事。

人造的海市蜃楼，图源：Shy halatzi

首先，最常见的海市蜃楼都是通过空气对流来制造不同的空气密度，最终达到不同的折射率梯度并把光线送到我们的眼睛。

空气的对流和晃动水是差不多的，它非常不稳定，我们很难完全看清楚海市蜃楼真实景物的完全样貌，更别提找到它了。

其次是海市蜃楼的景物和我们正常看景物时的视角不一定相同，对于一些物体来说，不同的角度就是两个不同的物体。

由于海市蜃楼通过光线折射进入我们的眼睛，所以很难确定我们具体看到的是它的什么位置，或者说我们需要在什么位置看才能得到和海市蜃楼中一样的景象。

图源：Brocken Inaglory

最后

海市蜃楼其实并不是什么罕见现象，甚至可以说在夏天随处可见。

夏天的时候，如果你经常开车经过柏油路的话，你可能就会看到柏油路上好像出现了水面一样，这个其实就是海市蜃楼现象。

这个过程和沙漠中形成的海市蜃楼是一样的，因为柏油路的材料和沙子差不多。

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