海市蜃楼为什么是正像啊？存在倒像的海市蜃楼吗？

海市蜃楼，这个古老而神秘的现象，总是以其虚幻而逼真的景象，拨动着人们好奇与惊叹的心弦。我们最常听到的海市蜃楼，往往是远方景物的“正像”，比如城市、山峦、船只等等。但你有没有想过，为什么海市蜃楼会以正像的形式出现？它真的就只有正像吗？

要解答这个问题，我们得先从海市蜃楼的形成原理说起。这背后，其实是光线在不同密度介质中传播时发生的“折射”现象在捣乱。

为什么会出现“正像”？—— 光线的“乖乖”弯曲

想象一下，在炎热的夏天，大地就像一块巨大的加热板，把接触到的空气迅速加热。而上方的空气，由于距离地面较远，温度相对较低。这样一来，一个关键的条件就具备了：空气的密度随着高度的变化而变化。

具体来说，靠近地面的热空气密度较小，而较高处的冷空气密度较大。而光线在传播过程中，会遵循一个基本原则：总是沿着光程最短的路径传播。 当光线从密度大的介质（比如冷空气）进入密度小的介质（比如热空气）时，它会发生折射，并且总是向着密度更大的介质方向弯曲。

这么一说，你可能会有点困惑，弯曲不是应该朝向密度大的地方吗？但海市蜃楼的奇妙之处就在于，它发生的这个“弯曲”方式，恰恰造就了正像。

我们不妨打个比方。想象你在水面划船，水面非常平静，你的船能看到水底清晰的景象。但如果水面突然变得非常浑浊，甚至出现了一层薄薄的油膜，光线从浑浊的水层透过油膜时，就会发生弯曲。

在海市蜃楼的场景里，光线是从我们看到景物的真实位置出发，穿过密度逐渐变化的空气层。当光线从较高的冷空气（密度大）向下传播到较低的热空气（密度小）时，它会向着密度更大的冷空气一侧弯曲。

更形象地说，你可以把空气想象成一层层的“玻璃”，每一层玻璃的厚度（密度）都不一样。当光线穿过这些不同“玻璃”时，它不会直线前进，而是会“拐弯”。而海市蜃楼之所以呈现正像，是因为这种“拐弯”的方式，使得光线最终进入我们的眼睛时，仍然保持了与真实景物在空间上的相对位置关系。 也就是说，景物的“上”部发出的光线，最终也指向了我们眼睛接收到的“上”部，景物的“下”部发出的光线，最终也指向了我们眼睛接收到的“下”部。

这有点像你在一个倾斜的坡上滚球，球会沿着坡度滚下去，但你站在坡的顶端看，球的运动方向和你一开始推它的方向是连续的，并没有被“颠倒”。

存在倒像的海市蜃楼吗？—— 当然存在，而且更普遍！

现在，让我们来揭开海市蜃楼的另一面：倒像的海市蜃楼，其实更加普遍，而且是海市蜃楼最基本、最常见的一种形式。

前面我们讨论的，是由于地面加热导致空气密度从下往上逐渐减小的特殊情况，这被称为“下蜃景”或“下层海市蜃楼”。在这种情况下，光线会向上弯曲，使得我们看到的是真实景物的“正像”。

然而，海市蜃楼的形成，其实还有另一种截然不同的情况，那就是“上蜃景”或“上层海市蜃楼”。 这种情况发生在大气层中存在温度梯度，且密度变化与下蜃景相反的时候。

想象一下，在某些特殊的天气条件下，比如晴朗的夜晚，高空的空气可能比低空的空气更冷。或者在海面上，冷空气可能被压在暖空气的上面。这时候，高处的空气密度更大，而低处的空气密度更小。

在这种情况下，光线从真实景物的“上”部发出，穿过密度逐渐减小的空气层时，它会向着密度更大的高处弯曲。而当我们站在地面，接收到这些弯曲后的光线时，我们看到的景象就会被“颠倒”。

举个例子，就像你站在高处向下看，看到水中的倒影，那是一个倒像。上蜃景的原理与此类似，只不过“水面”变成了高空那层密度大的冷空气。

上蜃景最典型的例子就是我们常说的“海滋”或“蜃景”。 在海面上，当存在上冷下暖的温度分层时，远方的海船、岛屿等景物，其光线经过高层冷空气（密度大）进入下层暖空气（密度小）时，会发生向下方的弯曲。

最终，我们看到的，就是原本位于高处的景物，好像被“悬挂”在了空中，而且是倒立着的。 也就是说，真实的船只如果是直立的，那么在上蜃景中，我们看到的可能就是一艘倒挂的船。

为什么我们听到的关于海市蜃楼的描述，更多是正像？

这背后有几个原因：

视觉上的震撼力： 突然看到一座熟悉的城市或壮丽的山峦“凭空出现”，而且是完整的、正立的景象，这种惊喜和不可思议的感觉，往往比看到倒立的景象更能触动人心，也更容易被人们记住并传播。
“虚幻”的定义： 在很多人的认知里，海市蜃楼的“虚幻”更多体现在它的“非真实性”和“短暂性”，而正像的出现，反而让这种虚幻更加“真实”可感，仿佛另一个世界的投影。
传播的偏差： 历史上，关于海市蜃楼的记载和描述，很多都带有文学色彩和主观臆断，正像的描述可能因为其更符合人们对“景象”的直观认知，而更容易被采信和流传。

总结一下：

正像的海市蜃楼（下蜃景） 是由于地面热空气导致空气密度从下往上逐渐减小，光线向上弯曲，最终使得我们看到真实景物的正立影像。
倒像的海市蜃楼（上蜃景） 是由于大气层存在上冷下暖的密度分层，光线向下弯曲，使得我们看到真实景物的倒立影像。

所以，海市蜃楼并非只有正像，倒像的海市蜃楼其实更加常见，只不过因为人们对正像海市蜃楼的描述更具戏剧性和冲击力，所以它在人们的印象中更为深刻。下次当你听到关于海市蜃楼的故事时，不妨多问一句：是真的“看得见摸得着”的正像，还是那“空中楼阁”般的倒影呢？这背后，都藏着大自然光影嬉戏的奇妙奥秘。

海市蜃楼是光的折射导致的一种极为罕见的现象，在海面一般都是正像的，原理见下图：

但是，如果在沙漠，情况就反过来，一般成倒像。下层空气密度高于上层时，成正像，即“上现蜃景”。如果下层空气密度低于上层时，则在实际景物的下方出现它的倒影，即“下现蜃景”。