中国古代物理学-海市蜃楼

　　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。

　　图4-8 蜃景

　　上图为上现蜃景；下图为下现蜃景。

　　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。