“沙漠绿洲”和“海市蜃楼”是怎么回事？

海面上出现海市蜃楼的原因与此相似。因为海面附近的温度相对较低，而上面空气的温度相对较高，这正好与沙漠上空的温度分布相反，所以从实际场景反射的光会向下弯曲，这种幻觉会比实际场景显得更高，就好像它漂浮在空中一样。

炎热的太阳炙烤着戈壁沙漠，广阔的沙漠被热浪蒸着。天空中没有云或风。一支口渴的骆驼队艰难地行进着。突然，在远处的地平线上，奇迹般地出现了一片绿洲，翠绿的柳树变成了阴云，倒映在碧波荡漾的湖面上。这是多么迷人的景色啊！它消除了游客的疲劳，给人们带来了希望。正当人们兴高采烈地奔向绿洲时，它又消失了。

这种神秘的幻觉经常出现在海面上。当天气晴朗、平静、无风时，有时一座城市会出现在海面上，亭台楼阁完全出现在空中。行人、车马来来往往都能清晰地看到。城市景色经常变化，然后逐渐消失。这种神秘而模糊的幻觉被称为“海市蜃楼”。这种奇妙的幻觉是如何产生的？

我们知道空气的密度随着温度的变化而变化，而空气密度的变化会影响光的折射率。在炎热的夏天，沙漠上空的温度逐渐降低，密度逐渐增加，空气的折射率也逐渐增加。当无风时，由于空气的导热性差，这种不均匀的折射分布状态会持续一段时间。为了解释沙漠绿洲的形成，假设空气从地面被分成几个平行的折射率层，每个层的折射率从下到上增加。同一天，光线照射在树上，从树上反射的光线从上层(高折射率)到达下层(低折射率)。根据光的折射定律，这种光线会向高折射率的方向偏转。如果光线到达某一层，当入射角大于临界角时，它会产生全反射，再次向上偏转，最后击中人的眼睛，它会感觉好像是从一个“镜子”反射过来的，这是最后反射光线的空气层。从远处看，它就像地平线上的一个海湾。地面上的景色映在湖面上。当被太阳加热的大气层微微颤动时，人们会感觉到湖面上的涟漪。这就是“沙漠绿洲”形成的原因。

海面上出现海市蜃楼的原因与此相似。因为海面附近的温度相对较低，而上面空气的温度相对较高，这正好与沙漠上空的温度分布相反，所以从实际场景反射的光会向下弯曲，这种幻觉会比实际场景显得更高，就好像它漂浮在空中一样。