海市蜃楼是一种光学现象，指在地球上光的折射、反射或折射的物理变化，是由光经过大气污染造成的自然现象。这类海市蜃楼经常发生在海洋中，即海底、江河湖泊和陆地。形成原因是：海市蜃楼是一种光化学现象，是地球上物体反射光线后经折射而形成的虚像。大气反射或折射物在同一种物体上，则会出现不同于其反射光轴上其他点与地面平行时的现象，这类现象被称为沙影。由于地球表面各层大气和光之间在空间上呈现出不同的折射率，便会形成彩色条纹或类似的物理图像。这种景象被称为光变幻化。
1.在陆地上或空中发生的小范围内的反射、折射或反射，使本来在空间上与其平行的光介质受到的另一种光线的反射率变化而产生虚像，称为蜃景。
当光的折射率在一定范围内变化时，就产生了蜃景。由于陆地或空中物体对于光线具有很强的反射性，因此，在地面或空中发生的小范围内，由于空气对流，也会产生蜃景。这类蜃景不限于陆地范围，也可以在空中和海底发生的大范围内出现。通常每隔一定距离便产生一个蜃景。由于光的折射率在一定范围内变化，因此每个城市或湖泊中也可能有大范围的蜃景。
2.由于地面的大气成分和光物质交换而产生现象。
大气中存在着许多可供人们肉眼观察和识别的化学成分和粒子。其中有些成份对光线有抑制作用，有些成份则可使光线发生折射而产生虚像。这些因素的存在，导致人们对自然现象的观测出现了困难。
3.空气在蜃楼中存在两种介质：
一种是冰，它本身是空气，具有很强的吸热能力。另一种是水，它的化学性质与空气相近。因此我们可以利用水的特殊特性使蜃楼具有了特殊的意义：可以使蜃楼像像悬浮者一样可以透过空气并对空气中的水起反作用；而且可以使蜃楼像像是处于一个低温而湿润的状态。这两种特性正是海市蜃楼得以形成的主要条件。
4.大气反射率和光线之间有一定折射率（即平均比)，就会出现不同的形状。
在一个大气单位面积的折射率为(2.5±0.5) dm (毫米）的物体上，会出现类似于沙影现象。这种现象又称为沙影现象。空气中含沙粒，光线在较高的角度下被折射形成沙粒。大气与光线所占比例不同，在同一高度时就产生不同的沙影现象。
5.由于地球上物体反射或折射作用，在同一种物体上，会出现相同的反射光轴上其他点与地面平行时所呈现出来的景象。
但是，它也是“沙影”和“光变幻化”的一种情况。这类海市蜃楼大多发生在陆地上。对于海面上所出现的这类海市蜃楼与陆地上不常见的沙影一样，都是由大气中物体反射或折射的光所形成的。而海面又是一个水气交杂之地，当海面存在水雾或大量水气时，海水中的水汽便会凝结成水汽云。水汽云通过各种管道进入海面后，会与空气中的水汽进行折射和反射，从而在海面上出现了光变现象。海市蜃楼一般分为内海和外海两大类：内海是大气中水分蒸发形成降水云和折射云；外海（包括远洋、深海）是由海洋水体蒸发而形成水雾和盐分结晶成雨或云。
6.由空气中二氧化碳或其它挥发性物质形成的气溶胶，在太阳光下，经折射和反射形成所谓阴影即是海市蜃楼。
海市蜃楼出现时，大气中会出现气溶胶。当这些气溶胶被阳光照射后，它们在地球上经光反射、折射和反射时就会形成影像。在阳光下，这些气溶胶像涟漪一样反射出来并且相互重叠着，它对地球产生了一定的影响。因为这些气溶胶对空气具有强烈的折射作用、因此它们可以成为海市蜃楼造成的一个因素。
7.海市蜃楼也叫圆环效应。
它是指在地球静止不动时，大气中水蒸气和其他气体分子在不同光线波长和密度下对大气进行折射而形成的一种幻象。当物体反射和折射光线在物体表面发生一定角度、速度、方向等的变化时，就会形成一个密度不同、直径不同的圆环。这个圆环和周围物体并不平行。圆环以一定厚度均匀散布在地平线以下或地平线以上。而周围物体则成“环状”。
8.海市蜃楼不是发生在陆地上就能看到，它必须具有一定物理条件，如大气反照率高等。
因为在不同的地方、不同的高度，往往会出现不同的反照率。海市蜃楼是地球上自然光的反射、蒸发和社会运动，以及人们的眼直接观测和计算机处理信息所致。在许多地方海市蜃楼现象可以持续数天甚至数月；而在有些地方则一年才出现一次海市蜃楼现象，甚至多年都不会发生一次。据统计，我国每年都有数百人参加海市蜃楼观测；如果我们每一个人都能将海市蜃楼视为一种自然科学现象的话，那么我们就可以将全国各地都看成一个巨大的幻景王国了！从物理角度看，地球上任何物体都可能反射太阳光；而如果一件物体恰好反射着被人所看见就会成为幻影，这就是为什么有的人一辈子都不会知道自己看到了什么；另外从地球物质组成看，地球上有大气、河流、湖泊；在我国一些地区就更多了。
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