天體的海市蜃樓

天體的海市蜃樓是一種自然發生的光學現象，導致天體發出的光線產生變型、弯曲或形成多個影像。海市蜃樓可以出現在對下列這些天體的觀測時，如太陽、月球、行星、明亮的恆星和很亮的彗星，最常見到的是日出和日沒時的蜃景。 海市蜃樓有別於其它的折射現象，海市蜃樓最特殊的一點是它可能只造成影像在垂直方向上的變化，沒有歪斜與側移；單純的折射可能導致影像以任何方式彎曲和變形。在這一段落呈現的兩張圖都有因折射變形造成的變形，但是在左邊的圖像是蜃景，只在垂直方向上變形；而右邊的圖像表現出在所有方向上的變形。比起看太陽本身的蜃景，留意太陽黑子在垂直方向上產生的蜃景，可以更容易見到蜃景是垂直的。事實上這個太陽黑子至少產生了三個蜃景的影像，而且所有的影像都清楚的在垂直方向上。 天體的下蜃景是最常見的海市蜃樓，當地球或海洋的表面產生低密度的熱空氣層就會發生下蜃景的現象。在下蜃景會有兩個影像，一個反轉朝下和一個垂直正立朝上的影像。這兩個影像都是從真實物體的幾何方向移動，而正立的影像下沉，倒立的影像則從表面升起。 所有日出和日沒的下蜃景影像都是一樣的保持不變的形狀，一種最著名的形狀是由儒勒·凡爾納命名的伊特魯里亞花瓶。當大陽正在下沉，伊特魯里亞花瓶的形狀會逐漸的改變；花瓶的瓶頸會變短，直到真實的太陽和蜃景創建出新的形狀——希臘字母的Ω。下蜃景的得名就是因為呈現出來的倒立影像在正立影像的下面。 以下是儒勒·凡爾納對日沒時的下蜃景所做的描述： All eyes were again turned towards the west. The sun seemed to sink with greater rapidity as it approached the sea ; it threw a long trail of dazzling light over the trembling surface of the water ; its disk soon changed from a shade of old gold, to fiery red, and, through their half-closed eyes, seemed to glitter with all the varying shades of a kaleidoscope. Faint, waving lines streaked the quivering trail of light cast on the surface of the water, like a spangled mass of glittering gems. Not the faintest sign of cloud, haze, or mist was visible along the whole of the horizon, which was as clearly defined as a black line traced on white paper. Motionless, and with intense excitement, they watched the fiery globe as it sank nearer and nearer the horizon,and, for an instant, hung suspended over the abyss.Then, through the refraction of the rays, its disk seemed to change till it looked like an Etruscan vase, with bulging sides, standing on the water. 在極罕見的情狀下，可以觀察到除了太陽和月球之外天體的海市蜃樓影像。一個天體的視星等必須夠低（也就是必須夠亮），才會不僅能看見本體的影像，也能看見海市蜃樓的蜃景。 天體的仿蜃景要比下蜃景複雜。一個天體的下蜃景只有兩個海市蜃樓的影像，而仿蜃景可以產生多重的影像，仿蜃景物件的形狀會不斷的改變，而且是不可預測的。為了能出現仿蜃景，冷的空氣會被限制在逆溫層之下，有幾個逆溫層就會產生幾個薄煎餅的形狀。 約書亞記可能是最早提到太陽的仿蜃景的一本書。 約書亞整夜行軍前去偷襲亞摩利人，引起亞摩利人的恐慌並且逃到伯和崙（英语：Bethoron），但是他們找不到一個避難所。「被冰雹打死的，比以色列人用刀殺死的還多。」"冰雹"是罕見的事件，但在沙漠是要讓日沒的太陽產生仿蜃景或上蜃景的先決條件。下蜃景是在沙漠中最常見的海市蜃樓。當以色列人從炙熱的沙漠到冰雹覆蓋的沙漠與亞摩利人戰鬥時，逆溫層可能創造了太陽日沒時的仿蜃景。就以色列人來看，太陽似乎提滯不前。在約書亞記引述了一首詩，太陽還停留在基遍（英语：Gibeon (ancient city)），而月亮在亞雅崙的山谷中，讓約書亞可以完成這一場戰爭。 12 當耶和華將亞摩利人交付以色列人的日子，約書亞就禱告耶和華，在以色列人眼前說：「日頭啊，你要停在基遍！月亮啊，你要止在亞雅崙谷！」 13 於是日頭停留，月亮止住，直等國民向敵人報仇。這事豈不是寫在《雅煞珥書》上嗎？「日頭在天當中停住，不急速下落，約有一日之久。」 由於正常的大氣折射，太陽光進入地球大氣層時會發生彎曲或折射，不僅使日出發生在太陽升上地平線之前不久；同樣的，日落明顯的也比實際日落稍晚。 在一般的大氣條件下，落日或升起的太陽視位置似乎比其幾何位置高出約半度。但有時，非常不尋常的大氣環境可以使它在地平線下2到5度之間時就可以看見。因為這種效應最早是在新地島觀測到，因此被稱為新地島效應。根據天文學的計算，當時的太陽應該在地平線下兩度 然而，由於氣壓、相對濕度和其他量的變化，而無法預測大氣折射對日出和日落時間的確切影響。還要注意，這種可能的誤差還會隨著緯度的升高（接近兩極）而增加。 新地島是俄羅斯在極區的領土。新地島效應是由大氣溫躍層間的陽光高折射引起的海市蜃樓。新地島效應會給人一種印象，即太陽升起的比實際應該的時間早，或者太陽落下的比實際應該的時間晚。 弗里喬夫·南森寫道 The mirage was at first like a flattened-out glowing red streak of fire on the horizon; later there were two streaks, one above the other, with a dark space between; and from the main-top I could see four, or even five, such horizontal lines directly over one another, and all of equal length; as if one could only imagine a square dull-red sun with horizontal dark streaks across it. An astronomical observation we took in the afternoon showed that the sun must in reality have been 2° 22' below the horizon at noon; we cannot expect to see its disk above the ice before Tuesday at the earliest; it depends on the refraction, which is very strong in this cold air. 在溫度變化大到足以產生高折射的任何地方都可以觀察到新地島效應。 仿蜃景與褐鵜鶘 "Boiling" sun sunset. Mock mirage sunset Mock mirage sunset Mock mirage sunset Mock mirage sunset with green flash Mock mirage sunset Farallon Islands and Inferior mirage green flash Sunset sequence with multiple green flashes 引力透鏡：被認為會導致類似的複製星系影像。 折射 大氣折射 新地島效應 Jules Verne: The Green Ray Page 305 tr. by M. de Hauteville An Introduction to Mirages （页面存档备份，存于互联网档案馆） by Andy Young Sunset Mirages （页面存档备份，存于互联网档案馆） Les Cowley Camuffo, D. A meteorological anomaly in Palestine 33 centuries ago: How did the sun stop. Theoretical and Applied Climatology (Springer Wien). March 1990, 41 (1): 81–85 [2008-04-19]. doi:10.1007/BF00866205. [永久失效連結] 約書亞記10:11. [2016-05-28]. （原始内容存档于2016-06-24）.  約書亞記10:13. [2016-05-28]. （原始内容存档于2016-06-24）.  Solar Calculator Glossary. NOAA.gov. [2021-11-12]. （原始内容存档于2012-06-14）.  Nansen, Fridtjof. Farthest North. New York: Harper & Brothers. 1897: 394–395.  Andrew, Young. Annotated bibliography of mirages, green flashes, atmospheric refraction, etc.. [2021-11-12]. （原始内容存档于2011-03-09）.  All kind of mirages explained（页面存档备份，存于互联网档案馆）, Andrew T. Young's page with comprehensive explanations and simulations. A Green Flash Page（页面存档备份，存于互联网档案馆）, Andrew T. Young's page with comprehensive explanations and simulations. Green Flash – Atmospheric Optics（页面存档备份，存于互联网档案馆）, explanations and image gallery, Les Cowley's Atmospheric Optics site.