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第34章 第八节 海市蜃楼

中国古代物理学 戴念祖 806 2018-03-20
海市蜃楼,简称海市,也称蜃景。它的形成,是由于大气层中空气的密度不同,当光线经过时会发生折射,甚至全反射,于是,远处的景物就显示在空中或地面,从而造成奇异幻景。这种现象常发生在海边和沙漠地带。若发生在海边或海上的,为上现蜃景,即在空中形成正立的幻景;若发生在沙漠地带,为下现蜃景,即在地面形成倒立的幻景。因为是倒影,人们往往以为远处有水,故又称其为“水影”(图4-8)。又因为高空气流往往改变大气层的疏密程度,大气疏密程度一旦改变,折射路径也随之变化,蜃景就可能立即消失。微风气流,又造成蜃景漂浮不定,变幻莫测。

上图为上现蜃景;下图为下现蜃景。
图4-8 蜃景
在我国历史典籍中关于海市蜃楼的记载屡见不鲜。二十四史中的《灾祥志》或《五行志》皆将其作为灾难的预兆之一,不断地予以记录。其中,既包括沿海居民、远航船夫所见的海上蜃景,即上现蜃景;也包括在西北大陆所见的陆地蜃景,即下现蜃景。远古人大多不知其形成的原因,竟将其作为神仙显灵,跪拜祷告;更可悲的是,当旅行商队或屯边戍卒在沙漠地带见蜃景时,往往会以为前方有水池绿洲,一意驱赶骆驼前行,结果却迷失方向,葬身沙海之中。更多的人以为这种现象是一种神物“蜃”(一说为蛟龙,一说为大蛤)吐气的结果。直到明清时才有一些接近科学的推测。

明代陆容在其著《菽园杂记》中说: 所谓楼台、所谓海市,大抵皆因山川之气掩映日光而成,固非蜃气,也非神物。 这里的“气掩映日光”一语多少揭示了蜃景形成的大气条件。 郎瑛在其著《七修类稿》中,也坚决反对海市为鬼怪之说。他从蜃景有规律出现的时间、地点、现象的极相似性中归纳出,“或新结气空中,遇天地缊,则随气以见”。明清之际,方以智的学生揭暄解释说:此乃“气映而物见”,“气变幻,则所照之形也变幻”。他们都初步认识到,蜃景的产生是由于空气映照阳光的结果,并且解释了蜃景漂浮不定的虚像,几乎接近于蜃景产生的实质,只是未曾道破大气折射或全反射的物理要点罢了。
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