為什麽會這樣？要回答這個問題，必須從光的折射說起。
當光在密度相同的均勻介質中傳播時，光速是恒定的，它沿直線傳播。但是，當光斜入另壹種密度不同的介質時，光速會發生變化，傳播方向會曲折。這種現象叫做折射。當妳把壹根直桿斜插入水中時，可以看到桿的水下部分和其露出的部分好像斷了，這是光線折射的結果。曾經有人用壹個裝置把光從水中投射到水和空氣的界面上，妳可以看到光在這個界面上分成兩部分:壹部分反射到水中，另壹部分折射到空氣中。如果旋轉水中的鏡子，使入射到界面上的光更加傾斜，那麽光在空氣中的折射就會更加劇烈。當入射到界面上的光如左圖下圖所示，所有的光都反射到水中，沒有光折射到空氣中。這種現象被稱為全反射。
空氣本身不是均勻的介質。壹般來說，它的密度隨著高度的增加而減小。高度越高，密度越小。光線經過不同高度的空氣層時，總會引起壹些折射，但這種折射現象在我們的日常生活中已經習以為常，所以我們並不覺得有什麽奇怪的。
但當空氣溫度垂直異常變化時，會導致不同的折射和全反射，從而產生海市蜃樓現象。由於空氣密度異常的具體情況不同，海市蜃樓以不同的形式出現。
夏季白天海水濕度相對較低，特別是在冷水流動的海面上，水溫更低，低層空氣受水溫影響，比高層空氣冷，造成降溫升溫的異常現象(正常情況下，平均每上升100m，溫度下降0.6℃左右)。下層空氣因為氣壓高密度很大，現在溫度又比上層空氣層低，所以空氣層下的密與稀的區別極其顯著。
如果在我們東方的地平線下有壹艘船，它通常是看不見的。如果此時較稠密的空氣和較稀薄的空氣之間的差別太大，那麽來自船上的光就會逐漸從稠密的空氣層折射到稀薄的空氣層，在上層發生全反射，然後回到下層的稠密的空氣層；經過這樣的曲線，最後進入我們的眼睛，我們可以看到它的形象。因為人的視覺總覺得物體是從壹條直線上來的，所以我們看到的船像比實物高很多，所以叫海市蜃樓。
中國渤海有壹個廟島群島。夏季白天海水溫度低，空氣密度在地下密度和稀疏密度之間會有顯著差異。在渤海南岸的蓬萊縣(古稱登州)，經常可以看到廟島群島的幻影。宋代沈括在他著名的《孟茜筆談》中這樣記載:
“身在漳州海時有雲，如觀宮闕，城中人物，車馬之冠。”
這是他在蓬萊看到的海市蜃樓。1933年5月22日淩晨11點，青島前海(膠州灣外口)朱岔島上也發現海市蜃樓，壹時間遍布全城，很多人前去觀看。1975年，廣東省附近海面出現6小時海市蜃樓。
海市蜃樓不僅在夏天的海面上可以看到，有時在江面上也能看到，比如8月2日南通附近的江面上就出現了1934。那天天涼，天氣特別熱。下午突然發現長江上空有陽臺墻和樹屋，都有20多裏長。大約半小時後，它向東移動，突然消失了。然後出現了三座山，高聳入雲，中間有壹座山，很像香爐；過了半個小時才全部消失。
在沙漠中，沙子在白天被太陽烤焦，沙層附近的溫度上升非常快。由於空氣不善於傳熱，在沒有風的時候，上下層空氣之間的熱交換非常小，使得冷熱溫度的垂直差異非常顯著，導致下層空氣密度小於上層空氣密度的異常現象。在這種情況下，如果前面有壹棵樹，而且生長在相對潮濕的地方，那麽從樹頂斜向下投射的光線，會因為進入密度較高的空氣層而發生折射。當折射光到達靠近地面的熱而薄的空氣層時，發生全反射，光從靠近地面的低密度空氣層反射回上方密度較大的空氣層。這樣，經過壹道向下凹的弧形光，樹的影像就送到人的眼前，出現了樹的倒影。
因為倒影位於實物下方，所以也叫海市蜃樓。這種倒影很容易給人水邊有樹的錯覺，以為遠處壹定有湖。大多數在沙漠中旅行過的人都有過類似的經歷。壹位拍攝電影《在希夏邦攀登珠穆朗瑪峰》的攝影師，在壹片廣袤的幹旱草原上行走時，看到了這樣的海市蜃樓。他朝海市蜃樓的方向跑去，想打水做飯。當他跑到那裏看到沒有水時，他發現自己被海市蜃樓騙了。這是因為幹草和沙子壹樣，可以被烈日加熱，使空氣層的密度自下而上逐漸增加，從而產生海市蜃樓。
無論哪種海市蜃樓，都只能出現在無風或極其微弱的天氣條件下。當強風合在壹起，引起了上下空氣的攪動和混合，上下空氣的空氣密度差減小，沒有光的異常折射和全反射，那麽壹切幻象立刻消失。
總之，很有趣，也很科學。
[編輯本段]哪裏最容易看到海市蜃樓？
資料顯示，長島是中國海市蜃樓發生最頻繁的地區，尤其是七八月雨後。
長島，古稱廟島群島，又稱長山群島，由32個島嶼組成，島嶼陸地面積56平方公裏，海域面積8700平方公裏，海岸線146公裏。是山東省唯壹的海島縣，隸屬煙臺市。全縣轄2鎮8鄉，人口4.5萬。縣城位於南長山島。
長島屬於東亞季風區大陸性氣候，具有冬暖夏涼的特點。年平均氣溫11.9℃，無霜期243天。全縣森林覆蓋率達53.2%，獨特的地理位置和優越的自然條件使其成為候鳥遷徙的必經之地。每年有200多種候鳥經過，數量多達百萬只，享有候鳥“驛站”的美譽，被列為國家級自然保護區。
長島，在中國版圖上叫廟島群島(古稱沙門島)，位於山東半島和遼東半島之間，黃海和渤海的交匯處，是山東省唯壹的海島縣。* * *由32個島嶼組成，總面積56平方公裏。海岸線總長146公裏，常住人口4.5萬人。
長島是中國四海之福，有“媽祖護海”、“八仙過海”、“張裕烹海”、“精衛填海”四大神話和民間傳說人物。去長島可以吃上百種海鮮，住漁家炕，看島岸風光，買合意的特產，娛樂民俗。長島上的山是“武陵十裏畫廊之美”，長島上的海是“漓江兩岸的美景”。“東海得水豐魚肥，南海得那翔山秀果鄉”，“黃海日暮起航，渤海漁舟唱晚”是景賢漁民生活最樸實、最豪放、最真實、最生動的寫照。
長島是中國的福地，有“中國鮑魚、扇貝、海帶之鄉”的美譽。長島是中國的夏威夷島，擁有“國家級自然保護區、國家級風景名勝區、國家森林公園、省級海豹自然保護區、省級地質公園”的稱號。長島是壹片原始、自然、未加工、獨特的旅遊處女地。在這裏，有壹個島嶼的奇跡，有壹個美麗的場景。海洋侵蝕地貌形成的各種奇礁怪石，古樸幽靜，玲瓏剔透。
2003年，長島旅遊局打造了“海上仙山”、“小康漁家”、“漁家海上遊”，並註重對這壹品牌的經營，整合旅遊資源，打造綠色、安全、健康的旅遊目的地，尤其是媽祖石，它是福地、喜地，已成為我國海島民俗文化中的壹朵瑰麗之花。
海上仙山
在霧蒙蒙的海面上，有壹群綠得像寶石的島嶼。這就是被稱為“海上仙山”的美麗群島——廟島群島，又名長島。長島位於遼東半島和山東半島之間的渤海海峽，與登州(蓬萊)古城隔海相望。據《史記》記載，秦、漢武帝不辭勞苦，在蓬萊的丫蛋山畔歇馬，望海仙山，求壽。這仙山指的是長島，唐詩曾雲說，“然後他聽到壹個神奇的島在海上，山是在虛無……”宋代大文豪蘇東坡曾望長山列島，不禁驚呼:“真正的神仙住在這裏！”《西遊記》《鏡花緣》等神話小說把這裏描繪成壹個虛幻縹緲的世外桃源。