硬核科普 | 如何3秒快速辨别真假海市蜃楼？
今天，相信很多人都被热搜话题秦皇岛的“海市蜃楼”刷屏了，借着这个机会，小工手把手教大家几个快速辨别真假“海市蜃楼”的方法吧~
△15日，秦皇岛昌黎县出现海市蜃楼。（北京日报都视频截图）
其实，大多数时候，当你在朋友圈、抖音、或微博上看到得那些令你“震惊不已”的映在天空上的海市蜃楼时，它们十有八九都是假的。一半可能是借位玻璃反光拍的，另一半则可能是后期给P的。
今天我们就来扒一扒海市蜃楼。
01
辨真假？你只需要三个步骤
第一步，看时机。如果是阴天、夜晚、雨天、多云天、大雾、大风天等没啥光照的天气情况下拍摄的，那肯定不是真的。
第二步，看地点。如果你发现拍摄地点高楼林立的城市中心、参天大树密布的树林里等视野并不开阔的地方，别挣扎了，基本不可能是真的。
第三步，看成像。如果那个成像特别大，严重超出该物体在你眼睛能看到的尺寸大小，那肯定是假的；如果那个成像是倒着的，同时离地平线还特别远，那肯定也是假的；当然，如果你发现那个成像是地球上不存在之物，那肯定也是假的，比如，他们——
△图片来源：央视86版《西游记》截图
02
硬核科普：蜃景，到底是什么鬼？
相信看完前文，你已经憋了一肚子问题了，别急，接下来，你的问题都会得到解答——只要你能坚持看到最后。
友情提示，本段内容“略”长，但对于提升大家日常zhuangbility超有帮助。
●“我是谁？”
据说很久很久以前，海里有种大牡蛎，其名为蜃，善吐气。吐出的蜃气会显现出亭台楼阁的画面，有时甚至能出现往来熙攘的人群，渺渺如仙境。而这就是蜃气、蜃景、蜃楼、海市等名字的由来。
△虽然看不了蜃喷出海市，但看看相似的鲸鱼喷彩虹总可以的。来源：新华网
我国有关海市蜃楼的记载，最早可追溯到西汉司马迁的《史记·天官记》：“海旁蜃气像楼台，广野气成宫阙然，云气各像其山川人民所积聚”。
那时海市蜃楼自带了各种神秘色彩。比如数千年前秦皇汉武使人寻海外仙山以求得长生大道，很大可能就是受了它的影响。甚至千年后的白居易在描述唐明皇与杨贵妃虐恋情深的《长恨歌》中也化用了这段典故：“忽闻海上有仙山，山在虚无缥渺间。楼阁玲珑五云起，其中绰约多仙子。”
事实上，不仅是中国，在国外，海市蜃楼也有着相似的命运。
比如英文中有种海市蜃景名叫Fata Morgana，它来自意大利语中女巫莫佳娜（Morgan le Fay）——故事中亚瑟王时期的著名女巫——的名字。传闻在亚平宁半岛和西西里岛之间的墨西拿海峡上，人们经常看到海面上耸立起形态各异且不断变化的城堡，当地人便认为是传说中的女巫莫佳娜在施魔法，于是将这种现象称为“Fata Morgana”。
等到了现代，海市蜃楼有了个专业的名字：在全国自然科学名词审定委员会1988年公布的大气科学名词和1989年公布的海洋科学名词中定名为蜃景（后文将统一称为蜃景）。
尽管名字里的“蜃”还保留了它最初始的印记，但围绕它的那些神奇大牡蛎、海外仙山等都早已消逝在人类不断发展前进的滚滚车轮里了。
●“我是怎么来的？”
蜃景是怎么形成的？它是光“玩弄”我们眼睛的结果。
举个例子，当你站在水里捉鱼总是很难捉到，这是因为光从水里biu出来射进你眼睛时发生了折射，在呈现鱼的位置这件事上，它“欺骗”了我们的眼睛。
就着这条不好捉的鱼，我们往高中物理的知识海洋里再深潜一点。当光由光密介质（物理学上，把光穿过两种介质时光速更大的那个介质叫做光疏介质，光速小的叫光密介质。）进入到光疏介质之中时，折射角会大于入射角，也就是说光线会向下偏折，如下图a；反之，折射角会小于入射角，光就会向上偏折，如下图b。
Get到以上知识点后，现在我们再去捉鱼。我们知道了眼睛看到的是折射后的鱼，那么只要稍微往后错开些位置下手，捉到鱼的概率就会大很多。
△因为光的折射，我们看到鱼的位置略靠前。
而把这种光的折射“小把戏”搬到大气里，就是蜃景了。
蜃景是光线经过不同密度的空气层时发生显著的折射或全反射时，把远处景物显示在空中或地面而形成的各种奇异景象。
小结一下，我们get到以下知识点：
1、蜃景的形成需要充足的光；
2、蜃景的形成需要不同密度的空气介质层；
3、它所呈现的内容都是真实存在的。
根据成像的不同，蜃景又分为很多类别，一般我们常说蜃景指的是上现蜃景和下现蜃景。
上现蜃景，通俗来说就是在大气中形成的位于实物位置之上的蜃景，它可能是正像，也可能是倒像；反之，就是下现蜃景，它一般都是倒像。前者成像更稳定，也更为罕见；后者成像容易变形拉伸，在沙漠地区比较常见。
我们常见的上现蜃景多出现在海上。
当阳光持续直射海面时，上层空气因太阳辐射而迅速被加热，而海水比热容远大于空气，因此海水温度更低，导致靠近海面的空气层温度也低，于是就形成了逆温层（正常情况下，空气层越往上温度越低），这就为蜃景的出现提供了基础环境。
有点晕？别怕，跟着下图继续走，我们会让你skr明白。
以上图为例，当光线从A点射入空气，由于近海面空气层存在逆温，光线便发生折射并向下偏折，当入射角达临界角时，在D点发生全反射，然后光沿着与之前相反的路径继续折射。
此时，如果我们刚好处在A→D或D→C之间光的折射光路上，就可能看到蜃景。不同的是，在B点看到的是A的正像蜃景A1（如下图），而在E点，由于光发生了全反射，看到的则是A的倒像蜃景A2。
现在让我们转换一个场景，从海洋来到沙漠，这里是下现蜃景的高发区。
我们常常听说的濒死的沙漠旅人发现远处有一片蓝色水泊或沙漠绿洲，他不停地走却始终无法靠近那片救命的水泊，这其实就是下现蜃景，形成原理和上现蜃景刚好相反。
夏季，当炎热阳光照在沙地上时，接近沙面的空气层密度小，上层较冷空气密度大，远处物体射向地面的光线进入靠近地面的空气层时，被向上折射，大家看到的就如同一个镜面倒影。尤其当被折射的物体是蓝天时，加上空气流动带来的波动，看起来就是波光粼粼的水泊了。
03
练习题：那些年我们看过的“海市蜃楼”们
所有的理论研究都为了指导实践，经过上文物理光学知识的武装后，相信你对本文一开始的三步辨别指南有了灵魂升华般的理解了。
激动人心的实战时刻到了，一起来辨别以下海市蜃楼到底是真是假？
先来做个示范：
△图片来源：维基百科
上图为19世纪一本书中关于蜃景的插图。虽然都是在实物上方，看起来是上现蜃景，但左边的蜃景离地平线太远，右边的蜃景远大于真实视角中的真实物体，都是不对的。
04
哪里容易看到货真价实的蜃景？
上文提过极地、沙漠是容易出现蜃景，但讲真，这些地方都不容易去。不过有一个地方值得一去，那就是——山东蓬莱。
蓬莱古称登州，自古以来就有很多关见到海市的记载。
比如北宋·沈括在《梦溪笔谈·异事》中记载，“登州海中，时有云气，如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之海市。或曰蛟蜃之气所为，疑不然也。”而关于蓬莱蜃景记载中最有名气的当推在登州做过五日知州的苏轼，他还专门写了首《海市诗》。
△图片来源：高德地图
蓬莱容易见到蜃景，是有天时地利的，大家看看地图，就发现蓬莱北边有一串名为长岛的岛屿，这就为蜃景的出现提供了客观物；而且这里的海面容易形成相对稳定、规则、呈水平状态分布的空气密度层面，再加上单位垂直距离内温差较大，也为光的折射提供了理想环境。
有研究将1980年至2007年期间，在蓬莱北部海域发生的有记录的37次海市情况进行季节性分析发现，5-7月是出现频次最高的月份。
△图片来源：《蓬莱海市蜃楼形成的气象因素季节分布及征兆》
来来来，划下重点，山东蓬莱、5-7月，记住了啊。
如果你不想跋涉千里去蓬莱，那么在自己所在的城市里，也是有机会看到蜃景的，而且，很可能你早就见过了。
△图片来源：维基百科
比如暴晒夏天柏油马路上的这些重影，就是最常见的下现蜃景。
05
终极奥义：能不能人工造一个蜃景？
终极问题来了，既然知道了蜃景不是大牡蛎吐出来的，也不是莫佳娜挥舞魔棒biu出来的，那我们能不能人工造一个蜃景？
当然可以。
今天我们就教大家一招足不出户、老少咸宜、跟蜃景原理一模一样的山寨“蜃景”制作大法。
首先，你得制造一个能让光不停折射的密度不同的介质层，比如一杯大家都触手可及的浓度不同的糖水。要注意，先倒入浓度最浓的糖水，然后从下往上糖的浓度逐渐变少，这样就好比海面上空出现了逆温层。
其次，你需要一个客观物，比如一只猫。
现在，万事俱备，你只需要端着水杯对着你的猫，透过水杯去看它。你会发现猫主子正用看“鱼唇人类”的死亡视线看着你，而且由于折射率不同的糖水层还让它的死亡视线能力double了好几倍↓↓↓
△作者：Shy halatzi 来源：维基百科
铛铛——这就是传说中的“喵の蜃景”啦。
06
番外篇：世界上最奇幻的蜃景
你知道吗？极地也容易发生蜃景。
△2008年1月28日在南极洲麦克默多站拍摄到的冰上飞机的蜃景。作者：Yoann SALLAZ-DAMAZ 来源：维基百科
那里还有世界上最神奇的蜃景——“新地岛效应”（Novaya Zemlya effect）。
它可以让人在极夜里看见太阳。
最早发现并记录这个现象的是荷兰航海家威廉·巴伦支的船员们。
1596年，为在极地寻找东北航路，威廉·巴伦支发起了第三次极地探险活动，当走到俄罗斯北部的新地岛（NovayaZemlya）附近时，他们遇上了极地的冬天，不得不停留下来等待冬季过去。就在1597年1月24日，有船员声称看到了太阳，而当时极夜还未结束，距离太阳的回归应当还有两周左右。三天后，太阳再度出现了，这次多数船员都看到了，于是被记录了下来。
但由于太过匪夷所思，当时的人们和科学家并不相信他们船员们真的看到了太阳。直到几百年后，英国南极探险家沙克尔顿在他1915年最后一次探索南极洲时，再度看到这一奇观。这次，太阳在最后一次日出后的第七天，又出现在了地平线附近。
之后，科学家就将这类现象以其第一次被记录的地方命名为“新地岛效应”。
让太阳出现在极夜听起来很难，但所需的条件不太多。有研究认为，当大气中出现体量庞大的逆温层，且光在逆温层上下的其他空气层中折射率低于1、同时被反复折射的光能量足以支撑它以近似地球曲率的折射曲率前进时，就可能产生像挥舞长条彩带一样的效果，足以让光将远在地球之外天体的蜃景“投递”到你面前，也就是新地岛效应的出现了。
参考资料：
《蓬莱阁志》、《蓬莱海市蜃楼形成的气象因素季节分布及征兆》、《出现海市蜃楼的天气特征分析》、《海市蜃楼现象及其主要疑问分析》、《The Novaya Zemlya effect：An arctic mirage》等。
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