小学二年级下册科学校本教材《有趣的自然现象》

1、海市蜃楼概述:海市蜃楼是一种因光的折射而形成的自然现象，也用这个词作为成语比喻虚无缥缈而不实际存在的事物。

沙漠中的海市蜃楼 大海中的海市蜃楼 自然现象:平静的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶尔会在空中或“地下”出现高大楼台、城廓、树木等幻景，称海市蜃楼。

我国山东蓬莱海面上常出现这种幻景，古人归因于蛟龙之属的蜃，吐气而成楼台城廓，因而得名。

蜃景不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。

海市蜃楼是光线在铅直方向密度不同的气层中，经过折射造成的结果。

蜃景的种类很多，根据它出现的位置相对于原物的方位，可以分为上蜃、下蜃和侧蜃；根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等。

蜃景有两个特点：一是在同一地点重复出现，比如美国的阿拉斯加上空经常会出现蜃景；二是出现的时间一致，比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的5、6月份，俄罗斯齐姆连斯克附近蜃景往往是在春天出现，而美国阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天内出现。

蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。

气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。

就拿夏蜃的形成来说吧。

夏季沙漠中烈日当头，沙土被晒得灼热，因沙土的比热小，温度上升极快，沙土附近的下层空气温度上升得很高，而上层空气的温度仍然很低，这样就形成了气温的反常分布，由于热胀冷缩，接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大，这样空气的折射率是下层小而上层大。

当远处较高物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射，这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到下蜃。

柏油马路因路面颜色深，夏天在灼热阳光下吸收能力强，同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征，所以也会形成下蜃。

夏季海市蜃楼城市中的海市蜃楼发生在沙漠里的“海市蜃楼”，就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。

沙漠里，白天沙石受太阳炙烤，沙层表面的气温迅速升高。

由于空气传热性能差，在无风时，沙漠上空的垂直气温差异非常显著，下热上冷，上层空气密度高，下层空气密度低。

当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时，光的速度发生了改变，经过光的折射，便将远处的绿洲呈现在人们眼前了。

在海面或江面上，有时也会出现这种“海市蜃楼”的现象。

海市蜃楼是一种光学幻景，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。

海市蜃楼简称蜃景，根据物理学原理，海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度，而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。

也就是因海面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同，对光线折射而产生的。

蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。

气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。

形成原因:为什么会产生这种现象呢？要解答这个问题，得先从光的折射谈起。

海市蜃楼示意图当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，进行的方向也发生曲折，这种现象叫做折射。

当你用一根直杆倾斜地插入水中时，可以看到杆在水下部分与它露在水上的部分好象折断的一般，这就是光线折射所成的，有人曾利用装置，使光线从水里投射到水和空气的交界面上，就可以看到光线在这个交界面上分两部分：一部分反射到水里，一部分折射到空气中去。

如果转动水中的那面镜子，使投向交界面的光线更倾斜一些，那么光线在空气中的折射现象就会显得更厉害些。

当投向交界面的光线如左下图所示的情况时，光线就全部反射到水里，再没有折射到空气中去的光线了。

这样的现象叫做全反射。

空气本身并不是一个均匀的介质，在一般情况下，它的密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小。

当光线穿过不同高度的空气层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异样。

可是当空气温度在垂直变化的反常，并会导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼的现象。

由于空气密度反常的具体情况不同，海市蜃楼出现的型式也不同。

在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低，下层空气受水温影响，较上层空气为冷，出现下冷上暖的反常现象（正常情况是下暖上凉，平均每升高100米，气温降低0.6℃左右）。

下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著。

假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。

如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。

由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景。

我国渤海中有个庙岛群岛，在夏季，白昼海水温度较低，空气密度会出现显著地下密上稀的差异，在渤海南岸的蓬莱县（古时又叫登州），常可看到庙岛群岛的幻影。

宋朝时候的沈括，在他的名蓍《梦溪笔谈》里就有这样的记载：“登州海中时有云气，如宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。

”这就是他在蓬莱所看到的上现蜃景。

1933年５月22日上午11点多钟，青岛前海（胶州湾外口）竹岔岛上也曾发现过上现蜃景，一时轰传全市，很多人前往观看。

1975年在广东省附近的海面上，曾出现一次延续６小时的上现蜃景。

不但夏季在海面上可以看到上现蜃景，在江面有时也可看到，例如1934年８月２日在南通附近的江面上就出现过。

那天酷日当空，天气特别热，午后，突然发现长江上空映现出楼台城廓和树木房屋，全部蜃景长20多里。

约半小时后，向东移动，突然消逝。

后又出现三山，高耸入云，中间一山，很象香炉；又隔了半小时，才全部消失。

在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。

由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象。

在这种情况下，如果前方有一棵树，它生长在比较湿润的一块地方，这时由树梢倾斜向下投射的光线，因为是由密度大的空气层进入密度小的空气层，会发生折射。

折射光线到了贴近地面热而稀的空气层时，就发生全反射，光线又由近地面密度小的气层反射回到上面较密的气层中来。

这样，经过一条向下向下凹陷的弯曲光线，把树的影像送到人的眼中，就出现了一棵树的倒影。

由于倒影位于实物的下面，所以又叫下现蜃景。

这种倒影很容易给予人们以水边树影的幻觉，以为远处一定是一个湖。

凡是曾在沙漠旅行过的人，大都有类似的经历。

拍摄影片《登上希夏邦马峰》的一位摄影师，行走在一片广阔的干枯草原上时，也曾看见这样一个下现蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮饭。

等他跑到那里一看，什么水源也没有，才发现是上了蜃景的当。

这是因为干枯的草和沙子一样，可以被烈日晒得热浪滚滚，使空气层的密度从下至上逐渐增大，因而产生下现蜃景。

无论哪一种海市蜃楼，只能在无风或风力极微弱的天气条件下出现。

当大风一起，引起了上下层空气的搅动混合，上下层空气密度的差异减小了，光线没有什么异常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。

总而言之，这是有趣，又是科学的。

阅读思考：2、日食阅读提示：日食：日食有日全食、日偏食和日环食三种。

地球上一年中常有两次或两次以上的日食，但在同一地区，平均要每隔2～3年才可看到一次日偏食，而日全食则非常罕见。

日全食概述：日全食是日食的一种，即太阳被月亮全部遮住的天文现象。

如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线，月球挡住了射到地球上去的太阳光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。

在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱，太阳面被圆的黑影遮住，天色转暗，全部遮住时，天空中可以看到最亮的恒星和行星，几分钟后，从月球黑影边缘逐渐露出阳光，开始生光、复圆。

由于月球比地球小，只有在月影中的人们才能看到日全食。

日全食成因：日食，又作日蚀，是一种天文现象，当月球运行至太阳与地球之间时，对地球上的部分地区来说，月球挡住了太阳的部分或全部光线，看起来好像是太阳的一部分或全部消失了，故名。

日食只在朔，即月球与太阳呈现合的状态时发生。

日食是相当罕见的现象，在三种日食中较罕见的是日全食，因为唯有在月球的本影投影在地球表面时，在该区域的人才能够观测到日食。

日全食是一种相当壮丽的自然景象，所以时常吸引许多游客特地到海外去观赏日全食的景象。

例如，在1999年发生在欧洲的日全食，吸引了非常多观光客特地前去观赏，也有旅行社推出专门为这些游客设计的行程。

古时，人类缺乏天文学知识，以为日食是天狗食日，或象征灾难的降临，而在日食时举行仪式。

但在现代社会中，日食的这层意义已逐渐为人们所抛弃。

上一次发生在中国的日全食发生于7月22日，而下一次将会于2035年9月2日在我国北方发生，时长1分29秒。

世界范围内下次日全食将于20XX年7月11日和20XX年在智利复活节岛附近出现日食和月食的“季节”。

日食一定发生在朔，即农历初一当日。

此时月球位于地球和太阳之间，但因太阳轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9交角，故并非每次朔日皆有日食发生，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近。

日、月食的发生必须是新月和满月出现在黄白交点的一定界限之内，这个界限就叫做“食限”。

计算表明，对日食而言，如果新月在黄道和白道的交点附近18度左右的范围内，就可能发生日食；如果新月在黄道和白道的交点附近16度左右的范围内，则一定有日食发生。

一年之中有几次：日食的一个食季是36天，这个天数比一个朔望月的平均长度29.53还要长。

因此在一个日食的食季内必定会发生一次日食，也可能发生两次日食。

一年之中有两个日食食季，所以在一年之内至少有两次日食发生，也可能有四次日食发生（如果每个食季中都包含两个朔日的话）。

2009〃7〃22〃日全食纪念日月食的一个食季为24天,这个天数比一个朔望月的平均天数29.53天还要短。

因此在月食的一个食季内可能包含一个望月，也可能没有望月在内，也就是说，在这个食季内可能有一次月食发生，也可能连一次月食也不会发生。

一年之中月食的食季也是有两个；”所以在一年之中，可能有两次月食发生，也可能连一次月食也不会发生。

一年之中，日、月食的次数最多时可以达到六次，即四次日食和两次月食.但是实际上有时候一年之中的日、月食次数可以多达七次，即五次日食和两次月食，或者是四次日食和三次月食。

如1935年就曾发生过五次日食和两次月食，将来的2160年也会是这样；1917年和1982年就曾发生过四次日食和三次月食。