第一章
海市蜃樓
在夏天的沙漠裏，大風卷起黃沙滿天飛揚之後，往往接踵而來的就是叫人難以忍受的酷熱，氣溫可以升到四五十攝氏度。偶爾出現一支駱駝隊行進在茫茫沙海中，似乎隻有駝鈴單調的催人昏昏欲睡的丁當聲，才能打破這沉悶的寂靜。此時此刻，人們是多麼渴望有個涼快的地方歇腳啊。可是，在這渺無邊際的沙海中，哪有涼快的去處？不過，有時候，特別是烈日當空的晌午，在人們眼前會突然出現一灣湖水，湖畔水光樹影，清晰可見。湖水吸引了疲勞的人們，走呀，走呀，它似乎就在眼前，可是又總也走不到那邊。一陣風刮過，這湖光樹影就消失得無影無蹤。人們這才醒悟過來，這是遇上海市蜃樓了。
在大海邊，本來望出去是水天一色，茫茫一片，往往大半天什麼都不見的海麵，有時候遠處突然會出現一座城鎮，樓台城郭，橋梁街市，樹木行人，曆曆可見，不久又消聲匿跡，無影無蹤了。人們說，這又是遇上海市蜃樓了。
海市蜃樓是一種空中幻景，又叫海市。我國山東半島最北端的沿海縣城蓬萊縣（古時名登州），靠海有座古建築——蓬萊閣，是個有名的觀看海市蜃樓的地方。北宋科學家沈括曾在他的名著《夢溪筆談》中，記錄了他在蓬萊見到的海市蜃樓的景象：“登州海中，時有雲氣，如宮室台觀，城堞人物，車馬冠蓋，曆曆可睹。”
在我國古代的傳說中，認為蜃是一種蛟龍，能吐氣為樓台；又傳說海市是海上神仙的住處，沒有固定的地點，在虛無飄渺間。於是我們的祖先就把像蓬萊海麵出現的那一類空中幻景叫做海市蜃樓。
海市蜃樓到底是怎樣產生的呢？
還得先從簡單實驗說起。
用一個大口扁形的玻璃杯，盛上半杯子水，再拿一個5分硬幣放進盛水的杯子裏，硬幣最好放在杯底的中央。現在你從側麵看硬幣，像是浮了上來似的，看到的硬幣的物像，比原來的實物位置高了許多。
這個小小的實驗說明，來自硬幣的光線從透明的水裏進人透明的空氣的時候，因為水和空氣密度不同，光線行進的路線就會在水和空氣不同密度的交界麵上發生偏折，也就是所謂發生折射，於是我們看到了比實物高得多的一個物像。如果把玻璃杯慢慢墊高，墊高到一定高度，你就會看不見硬幣的物像。這是因為這時候入射角小於485°的光線，經折射後向上射而射不到你的眼睛的緣故。入射角等於或大於485°的光線，就不再射出水和空氣的交界麵，而在這個交界麵上折回水中——這就是所謂光的全反射。
同樣是空氣，要是密度不一樣，也可以使光線在通過不同密度的不同空氣層時發生折射，出現物像。空氣密度是隨溫度變化而變化的：溫度增高，空氣就要膨脹，密度跟著變小；反過來，溫度降低時，空氣就要收縮，密度跟著變大。海市蜃樓就是光線在穿過大範圍不同密度的空氣層時，把幾十千米甚至上千千米外遠處本來看不見的景物，經過折射和全反射抬升到地麵以上或者半空中的奇異的幻景。
海市蜃樓按不同環境條件下空氣層密度分布不同而分做上現蜃樓、下現蜃樓和側現蜃樓等幾種。
上現蜃樓大多出現在海麵上空。蓬萊海麵看到的應該是上現蜃樓。三、四月間，太陽光照射海麵，由於海水蒸發耗去了大量熱量，並且海水吸收太陽光的熱量後增溫很慢，所以暖季裏陸地地麵已曬得燙人，而海水卻顯得很涼。接近海麵的空氣層受海水溫度的影響，氣溫也比較低。稍高的空氣層沒有直接跟很涼的海麵接觸，氣溫反而比較高。這就形成了上暖下涼、密度上小下大的暖、冷空氣層。來自景物的光線在通過密度較大的冷空氣層而進人密度較小的暖空氣層時，經過折射和全反射，射入人們的眼睛，把本來沒入地平線以下人們看不見的遠處景物，變成“抬”高了的景象讓人們看到，就像上述實驗水杯裏的硬幣的物像比實物給“抬”高了許多一樣。
冷、暖空氣層裏密度分布都不會是絕對均勻的，都有由密到疏的過渡，所以實際上光線走的是一條向上的逐漸彎曲、產生全反射後又向下逐漸彎曲的弧線，最後投入人們的眼睛。光線在地麵空氣層中所發生的彎曲現象，也使我們在太陽實際上已經沒入地平線以後的幾分鍾內還能看到它，在中緯度地方白天因此要比實際長10～15分鍾。
上現蜃樓也可以在大江、大湖和南極、北極等地方出現。比如，早年在南通的長江水麵上空，就曾出現過上現蜃樓。當年開明書店的王鞠侯先生所著的《青年氣象學》一書中，記載有南通江麵上空出現的海市景觀：“二月酷日當空，奇熱異常。午後天空忽然陰雲密布，大有雨意。一時江濱居民，鹹至江堤避暑。正在閑談之際，突見長江中出現海市蜃樓，長二十餘裏，樓台城郭，樹木房屋，分明可辨。一時觀者莫不驚駭異常。……曆時半時之久，始見向東移動，化為烏有。炬（豈料）海市不見後，江上又出現三山，高聳雲表，氣象巍峨。最奇怪者，中間一山，奇形類若香爐，大江南北，情形與平時無異，亦經半時之久，始漸消滅，誠空前之奇聞也。”在我國西藏阿裏高原湖上空也多次出現過這類蜃樓。
下現蜃樓大多出現在沙漠地帶，它的出現原理跟上現蜃樓相似，但情況剛好相反。在沙漠地區，晴天太陽直曬沙地，把貼近地麵的空氣很快烤熱，在沒有風的時候，地麵空氣升溫可高達幾十攝氏度，但是上層空氣仍然很涼、這就出現了跟上麵所說的海麵的情況剛好相反的情況，即空氣層上涼下熱、空氣密度上大下小的密度分布。來自景物的光線在通過密度較小的貼近地麵的暖空氣層而進人密度較大的涼空氣層時，先向下折射，半路上產生全反射，然後向上射入人們的眼睛，使本來在老遠的地方人們看不見的景物成為景象讓人們看到。所不同的是在空氣密度上密下疏的情況下，景物向人們的眼睛所投射的光線是向下彎曲的，因此形成的景象在景物的下方。通常看到的下現蜃樓的景象是景物的倒像，因為天空通常是蔚藍色的，所以它在地麵上的景象看起來很像一汪湖水，而景象又是倒的，看起來好像湖水中的倒影；要是空氣層多少有點兒波動，景象發生搖晃，看起來就會像湖水在波動。因此，沙漠地區如果出現下現蜃樓，景象中往往有人們渴望的水麵，常叫人上當。
下現蜃樓多半出現在沙漠地區的上午，因為這時候沙地曬得很熱，使靠近地麵的空氣層烤熱，但是上午近地麵的熱空氣的熱量還來不及向上傳遞，這樣上、下空氣層溫差比較大，於是就容易出現下現蜃樓。
側現蜃樓通常出現在磚牆旁。原理跟下現蜃樓是一樣的，所不同的是範圍小，而且發生折射現象的空氣層不在水平位置，而是在垂直位置，景象出現在豎直的牆麵的一側。又高又厚的磚牆受太陽光照射，牆麵受熱而使貼近牆壁的垂直空氣層受熱，空氣因受熱膨脹而密度變小，高牆麵較遠的垂直空氣層密度相對比較大，這就使來自牆旁景物的光線在通過密度大小不同的空氣層時發生側向彎曲，空氣層起了鏡麵作用，於是出現側現蜃樓。夏天極熱的時候，留心觀察大建築物，站在曬熱了的牆壁附近，沿著牆壁看去，也許會有機會看到這種側現蜃樓。
不管是哪種海市蜃樓，隻要一起風，把一密一疏或者一疏一密的空氣層混合，失去了出現海市蜃樓的條件，於是幻景就會立即消失得無影無蹤。
這下你總該明白了吧，所謂海市蜃樓既不是什麼神仙宮府，也不是什麼蛟龍顯靈，隻是因空氣上下左右密度不同，光線經過折射和全反射以後出現的一種光現象。
峨眉寶光的來由
在德國境內，有一條哈爾茨山脈，那裏有一座高出海平麵1142米的高峰，名叫布勞甘峰。很早的時候，這一帶的地方聚居著一些部落居民。人們放牧、砍柴時偶爾也上峰頂，有時候會碰見一個非常奇特的山中怪影——從峰頂往遠處看，能看到天空有一個巨大的彩色光環，光環裏還出現巨大的人影。當時人們總是懷著恐懼的心情談論這個常常出現的怪事，有人就傳說這是幽靈顯影。這樣的傳說一代一代傳下來，人們就管那個山峰上出現的光環帶人影的現象，叫做布勞甘幽靈。
其實這種現象在我國的一些高山峰頂也有發現，尤其是在四川省的峨眉山比較多見。過去民間畫的佛像，菩薩頭上大多畫有彩色光環，信佛的人們管這種光環叫做佛光，或者叫做寶光。從前人們在峨眉山山頂見到遠處天空出現巨大的人影和外圍的彩色光環，就以為是菩薩顯聖，佛光普照。我國古書上把峨眉山出現的這種現象叫做峨眉佛光，或者叫峨眉寶光。過去迷信的人誤認為看到峨眉佛光就是跟佛有緣，甚至誤認為見到佛光後立刻犧牲凡胎俗體、跳向佛光，菩薩就可以接引人的靈魂上西天極樂世界。峨眉山頂峰叫金頂，東邊有一舍身岩，下邊是懸崖峭壁，聽說過去真有人在這裏見到峨眉寶光後舍身往下跳，摔死在山下。由於迷信思想迷了心竅，舍身人死得多冤。
那麼，所謂布勞甘幽靈和峨眉寶光到底是怎樣形成的呢？
要說清楚這種現象產生的原因，還得先從一個小實驗說起。
用一個紙盒做成幻燈盒那樣，算是光源。紙盒右側紮一個小孔，讓光線隻從小孔射出。正對小孔隔一定距離放一個大紙盒，大紙盒左側挖一個稍大的圓孔。在小孔和大孔之間先放一個凸透鏡，使小孔射出的光線通過凸透鏡形成光束，並使這光束正好射進大孔之內，因此不見反射光。然後再在凸透鏡和大孔之間放一玻璃板，玻璃板上要求滿布細小的水滴。從小孔射出的光線，通過凸透鏡，射到玻璃板上，因為玻璃板上有細小的水滴，光線隻好繞過小水滴，在小水滴之間的孔隙通過，並在大紙盒大孔周圍顯現出外紅內藍的彩色光環。像這樣光線繞過微小質點而穿過孔隙並產生光環的現象，叫做衍射。準確地說，各種波，包括光波在內，在傳播過程中，如果被一個大小近於或小於波長的物體阻擋，就繞過這個物體，繼續前進；如果通過一個大小近於或小於波長的小孔，那麼這條光線就會以小孔為中心，形成環形波繼續向前傳播，這種現象叫衍射。上述實驗中大紙盒所以要挖一個稍大的孔，是為了使光環中心不產生反射光的幹擾，使光環因色散形成的彩色比較容易顯示出來。