海市蜃楼是光的反射还是光的总数,海市蜃楼原理是光的全反射吗

首页 > 自然 > 作者:YD1662024-07-21 11:41:07

海市蜃楼是光的反射还是光的总数,海市蜃楼原理是光的全反射吗(1)

参考消息网9月4日报道据美国趣味科学网站9月2日报道,众所周知,海市蜃楼具有欺骗性。典型例子是沙漠中的绿洲。还有当时可能迷惑了泰坦尼克号船长、遮挡住冰山的景象。传说中的幽灵船——“飞翔的荷兰人”——也是海市蜃楼。但什么是海市蜃楼?那些出现在炙热道路、大片沙漠和海面上的景象是虚幻的想象,还是真实事物的影像?

答案在于眼睛解读形成这些图像的弯曲光线的方式。

美国州立圣迭戈大学的天文学家安东尼·扬说:“这不是视觉上的一种幻觉。”海市蜃楼是真实事物的影像——它甚至可以被拍成照片,但它往往是畸变影像,很容易被误解。扬说,观看者“不知道它是什么,所以会把它误认成某种熟悉的东西”。例如,在沙漠中,映出天空的海市蜃楼往往被误认成一汪水。

一个问题仍然存在:一个真实物体的影像是如何在错误的地方出现的?

简短的答案是折射,也就是光在穿过不同物质的过程中会发生弯曲。当光波穿透不同密度的空气时,海市蜃楼就会出现。

美国加州理工学院研究光学成像的博士生童鑫(音)说,光穿过同一种物质时,通常沿直线传播。但当光遇到不同的物质时,它会向密度较高的地方弯曲。空气密度取决于温度。因此,当光穿过温度不同的空气时,它会向温度较低、密度较高的空气弯曲。

这会形成两种海市蜃楼。童鑫说,第一种是上蜃景,也就是你在春夏海水温度远低于热空气时看到的景象。历史学家猜想,泰坦尼克号沉没当晚,在冰冷的海水上空就发生了这一现象。无论在哪种情况下,离水最近的空气温度都低于上方的空气,越往上,空气温度就越高。这使得温度和密度呈梯度变化,导致船只、冰山或附近岛屿等物体反射的光发生弯曲。

海市蜃楼发生的原因是,当凉爽天气的冷空气或晴天的热空气改变各层空气的密度时,光会发生弯曲。

光向海平面附近温度较低的空气弯曲,会形成海市蜃楼。童鑫说,这会导致物体看起来比实际更高。这是因为,你的眼睛预期光会沿直线传播,它会由于光发生弯曲而误认为该物体处于一个不同的位置。在这些上蜃景特别生动且多变时(可能发生在开阔海面上空),它们也会被称为复杂蜃景。人们怀疑幽灵船“飞翔的荷兰人”就属于这一类。

另一种是下蜃景。当沙漠或炙热道路表面和附近空气的温度高于上方空气时,就会出现下蜃景。要想看到这种海市蜃楼,你需要处在温度最高的空气层上方。来自上方的光会向上、向温度较低的空气弯曲。童鑫说,由于眼睛预期光会沿直线传播,它会把图像解读为处于较低位置且是颠倒的。这就是天空的影像在沙漠上看就像一汪水的原因所在。

在这两种情况下,要看到海市蜃楼,都非常依赖位置和观看角度。童鑫说,位置的微小变化可能导致这种光学现象消失。

如果你知道该往哪里看,发现下蜃景的难度较低,但想看到更壮观的海市蜃楼可能并不容易。扬说:“上蜃景有时只能在几厘米的间距内看到。”它们出现的窗口期非常短——只有10到15分钟。但他说,“在你能发现它们的时候”,它们很好看。

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