大家一定都知道海市蜃樓這個現象的發生原因。在沙漠里，沙地受到炎熱太陽的曬炙，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，這就使它有了跟鏡子一樣的作用。從很遠的物體射來的傾斜光線，在射到這些空氣層之后，會把行進的路線曲折起來，使得它射到地面以后會再從地面折射向上，射到觀察者的眼里，就好像用極大的入射角從鏡面反射出來的情形一般。觀察者因此就好像看到在他面前的沙漠里展開了一片水面，反映著岸邊的景物(圖106)

　　說得更正確些，我們應該說靠近炙熱沙面的熱空氣層反射光線的情形不是像鏡子，而更像從水底望去的水面。在這里，產生的不是普通的反射，而是物理學上的“全反射”。要得到全反射，應該使光線極斜地射進這層空氣層──要比圖106所畫的斜得多;否則入射角就不會超過“臨界角”，不可能得到全反射。

　　順便讓我們提出這個理論里容易使人誤會的一點：照方才所說的那個解釋，密度比較大的空氣層應該在密度比較小的空氣層之上。但是我們同時知道，密度比較大的也就是比較重的空氣總要向下落，把它底下密度比較小的空氣擠到上面去。那么，又怎么能夠使密度比較大的空氣層留在上面，而造成海市蜃樓的現象呢?

　　答案非常簡單，我們要密度比較大的空氣層在上面，雖然在穩定的空氣里是不會有的，但是在流動的空氣里卻是可能的。被地面炙熱的空氣固然不會停留在地面上，它要不斷地向上升起，但是立刻就有一層空氣來補空，這一層空氣接著也受到炙熱，就又變成了熱空氣。這樣不斷地替換著，在炙熱的沙面上就總會有一層密度比較小的空氣層，──雖然不老是那一層，但是這對于光線的行進是無所謂的。

　　我們方才談的這種海市蜃樓，人們很早就已經知道了。這種海市蜃樓在現代的氣象學上叫做“下現蜃景”(另外還有“上現蜃景”是由上層空氣稀薄發生反射作用造成的)許多人認為這種古人早已知道的海市蜃樓只能夠在南方沙漠里的炎熱空氣里出現，在北方是不會有的。但是事實上“下現蜃景”也時常會在我們這里發現。這種現象特別在夏天的柏油馬路上時常有發現，因為這些路面的顏色比較深，所以受到太陽光的強烈炙熱。這樣一來，粗糙的路面看過去竟會像淋過水般的光滑，會反映出很遠的物體。這種“海市蜃樓”的光線行進路徑像圖107所示。只要你能夠留心些，這種現象是時常可以看到的，并不像你想象的那樣難得。還有一種是側面的海市蜃樓就叫做“側現蜃景”，這種海市蜃樓的存在，一般人恐怕連想都沒有想到。其實這就是豎直的墻壁被炙熱以后的反射現象。這個現象曾經有一位作家寫出來過。這位作家在走近一個炮臺堡壘的時候，發現堡壘的混凝土墻壁突然亮了起來，跟鏡子一樣反映出四周的景物、地面和天空。再走了幾步，他又在堡壘的另外一堵墻壁上發現了同樣情形，就仿佛那灰色不平的墻壁突然變成十分光滑似的。原來，那一天天氣非常熱墻壁給炙得滾燙──這就是這個謎的解答。圖108表示堡壘兩堵墻壁(F和F′)的位置和觀察者的位置(A和A′)。原來，墻壁給太陽炙得相當熱也會使你看到海市蜃樓的。這個現象并且能夠用照相機拍攝出來。

　　圖109表示堡壘的墻壁F起先是粗糙不平的(左)，后來亮了起來(右)，就像鏡子一樣(這是從A點拍攝的)。左面的照片上是一堵普通的灰色混凝土墻壁，那里自然沒有反射現象發生，不可能把附近的兩個人形反映出來。右面那幅照片呢，表示的仍舊是方才那堵墻壁，只是它的大部分已經起了鏡面的作用，因此立得比較近的那一個人在墻壁上就被反映出他的像來了。當然，反射光線的并不是墻壁本身，而只是貼近它的炙熱的空氣層。在夏天極熱的日子，你不妨時常去留意大建筑物的被炙得很熱的墻壁，看看有沒有這種海市蜃樓發生。無疑的，如果經常這樣留心去觀察，發現這種海市蜃樓的機會一定會有很多。