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複雜蜃景,也有直接音譯為法達摩迦納,是一種不常見且形式複雜的海市蜃樓,上蜃景,只出現在正好在地平線上的一小段窄帶。

1 複雜蜃景 -百科名片

  複雜蜃景,也有直接音譯為法達摩迦納 (Fata Morgana),是一種不常見且形式複雜的海市蜃樓,上蜃景,它只出現在正好在地平線上的一小段窄帶。它的語源來自義大利的短句"fairy"和亞瑟王的巫婆 Morgan le Fay,來自信仰的幻影,在墨西拿海峽經常可見,她的巫術所創建在空氣中的仙女城堡或虛幻的大地,被設計用來引誘水手。雖然複雜蜃景這個詞經常被錯誤的應用在其它更常見的海市蜃樓景象,但真正的複雜蜃景暨不同於一般的上蜃景,也不同於下蜃景。

2 複雜蜃景 -基本信息

  複雜蜃景的影像扭曲或破壞物體的顯著特徵,經常使這些物體難以被變認。複雜蜃景可以出現在海上、陸地,在極區或在沙漠。這種蜃景幾乎可以涉及遠處所有類型的物體,包括船、島嶼、和海岸線。

  複雜蜃景往往是瞬息萬變的。蜃景包括一些倒影 (上下顛倒) 和抬升 (筆直的上升) 的影像,並且會與另一個影像堆棧在一起。複雜蜃景還會交替的呈現壓縮和伸展的區域。

  這種光學現象的發生是因為光線通過空氣中溫度不同的陡峭逆溫層經由大氣波管造成的[1] (逆溫層存在的條件是當暖空氣存在於有明確界限定義可區別的冷空氣之上。這種溫度反轉是異常的狀態,通常是越靠近地面的溫度越高,而越上層溫度越低。)

  在平穩的天氣,一層明顯溫暖的空氣可以滯留在較冷而密度較高的空氣之上,造成行為像透鏡折射的大氣波管,產生一系列包括倒置和抬升的影像。複雜蜃景的存在需要波管;單獨只有逆溫層不足以形成海市蜃樓。逆溫層經常單獨出現而沒有大氣波管;但沒有逆溫層先形成,大氣波管是不可能存在的。

3 複雜蜃景 -觀測複雜蜃景

  複雜蜃景幾乎可以在任何區域中觀察到,但是最常見的是在極地,特別是有著一致低溫的大片冰層。在極地的複雜蜃景現象都在相對較冷的天氣被觀察到,然而在沙漠、海洋、和湖泊,可以在熱天觀察到。

  要生成複雜蜃景,逆溫層須要對光線造成強大的偏折,在逆溫層內的偏折必須大於地球表面的曲率[1]。在這樣的條件下,光線被偏折並且成為弧形。一位觀測者的位置必須在其中或低於大氣波管之下才能看見複雜蜃景[2]。

  從海平面到高山頂,甚至在飛機上,在大氣層的任何高度都可以看見複雜蜃景[3][4]。

  從舊金山看見一系列法拉隆群島的複雜蜃景。

  複雜蜃景可以被描述成非常複雜的上蜃景與超過三個以上的扭曲、抬升和倒置的影像[1]。因為大氣的情況不停的改變,複雜蜃景在幾秒鐘的時間內就會產生變化,這種改變包括變成明確的上蜃景。

  這裡呈現的一系列從舊金山看見的法拉隆群島海市蜃樓影像;所有的16張影像都是在同一天拍攝的。

  在前面的14張影像,呈現出法拉隆群島被壓縮和拉伸的複雜蜃景[1],最後兩張是在數小時后,大約日落時分拍攝的。在這個時刻,空氣變冷,而海水的溫度有可能比較溫暖一點,造成逆溫層不若數小時前的極端。海市蜃樓在此刻雖然依然存在,但已不若日落前數小時般複雜,蜃景不再是複雜蜃景,取而代之的是單純的上蜃景。

  用裸眼就可以看見複雜蜃景,但是若要看見其中的細節,最好是透過雙筒望遠鏡、望遠鏡,或是像此處這些影像的例子,透過望遠鏡頭。

4 複雜蜃景 -著名的傳說和觀察

飛翔的荷蘭人

  依據民俗的說法,飛翔的荷蘭人是一艘揚帆遨遊七海,永遠不會靠岸的鬼船。飛翔的荷蘭人通常是來自遠方的斑點,有時會看見鬼火灼灼的鬼燈。對飛翔的荷蘭人一個可能解釋是起源於海上看見的複雜蜃景 [5][6][7]。

  File:Superior mirage of the boats painting.jpg

  19世紀一本與錯覺有關的書,顯示嚴重誤導虛構看法的上蜃景。實際的蜃景永遠不會高於海平面如此之多,並且上蜃景不會如圖右所示的增加物體的長度。

  有一艘鬼船與一群鬼水手航行在空中的鬼海中的消息,很快的就傳遍了全船,這是一個祥之兆,意味著全船沒有一個人可以再看見陸地。船長被告知這個精彩的故事,並且來到甲板上,他向水手們解釋這個奇特的景觀是另一艘因為距離遙遠而看不見的船,航行在蜃景之下的水面被反射的影像。他說:在某些條件之下的大氣,當陽光能將在地球上物體的影像完美的呈現在空氣中,就像透過水或玻璃呈現的影像,但它們一般都不是正立的,就像現在這艘船的情形,是倒置的 - 底部朝上。出現在空中的這種現象稱為海市蜃樓 (蜃景)。他命令一名水手前往前桅杆頂端,並觀察鬼船的下方。這名水手服從命令,並且報告他可以看見浮在空中的船隻下的水面,確實有一艘這樣的船。就如同在空中看見的那一艘輪船,只有一艘這樣的輪船,並且底部是朝上的,就如同船長所說的蜃景一般的出現。不久之後,這艘輪船本身也被看見了。水手們現在了解了,並且再也不會相信幽靈船的說法。

  在向船員解釋這種現象的時候,船長可能更精確的使用折射這個詞而不是用反射,因為這種倒影是由空氣層的折射造成的。這本書的圖解也是不正確的,它呈現了如上圖右側的蜃景:蜃景永遠不會大於原物體,所有出現在這種蜃景上的扭曲和放大都在垂直方向上,而不會在水平方向。

  複雜蜃景的上蜃景可以讓一艘船以多種形式出現。即使蜃景中的船看起來不像是懸浮在空中,它看起來依然像是鬼影和不尋常的,更重要的是它的外觀不斷的在變化。有時一個複雜蜃景肇因於船出現在漂浮的波浪之中,在其他的時間,出現一艘倒置的船航行在高於"真正的"船隻之上。

  事實上,很難對一個複雜蜃景中的獨立片段的蜃景說出何者是"真實"的,而何者不是實物:當一艘船的實景不在視野中時,是因為它仍位於地平線之下,複雜蜃景可能會導致它的影象提升,因此觀察員所看見的所有影像都是蜃景。換言之,如果真實的船隻在地平線之上,它的影像可以被複制許多次和被複雜蜃景處心積慮的扭曲>

  兩艘船由於複雜蜃景出現在外觀上的變化:在第一列的4個框架是#1船,在第二列的4個框架是#2船。

  在這個蜃景,至少可以看見有3個獨立的船隻影像。"真實」的一艘船在底部,最上面的是正立的位置,在中間的是倒置的。

  仔細的觀看上蜃景的的六個框架,可以顯示一艘船的蜃景從一個影象至下一個影象是如何變化的。

5 複雜蜃景 -克羅喀山和克羅喀地

  在19世紀初期,複雜蜃景還要為不存在於北極,被稱為"克羅喀山"和"克羅喀地"的不實發現負責。

  在大多數情況下,複雜蜃景顯示出與固體相關聯的物件,但是在某些情況下,即使海平面本身也可以創造出複雜蜃景 (參見右邊的圖像)。在圖向左側的小船看起來好像是正"牆"的後面穿出來。但在現實中,這艘船上的水手看不見這道牆。這堵牆在真實中並不存在,它只是在海岸上的觀測者看見的蜃景。取決於實際的條件,船上的水手們可能或也可能沒有看見過類似的現象出現在他們的地平線上。如果水手們看見這堵"牆",並且試圖去靠近它,他們一定會很失望,因為這如同彩虹的終點,是永遠不可能抵達的複雜蜃景。

  以完全相同的方式,"克羅喀山"和"克羅喀地"都是在北極被明顯的看見,但卻永遠無法抵達的陸地。看似明顯的"山"可能只是冰凍在冰洋上面的冰山,另一方面,也可能單純只是不平的冰面本身造成的。

6 複雜蜃景 -克羅喀山

  在1818年,約翰·羅斯爵士在試圖發現長期以來追尋的西北航道的旅程,羅斯的船舶抵達加拿大的蘭卡斯特海峽。西北航道就在正前方,但約翰·羅斯並未繼續朝這個方向前進,因為他看見,或是他認為他看見,在遠方有一大片山和陸地,而他認為再進一步幾乎是不可能的。他將這個虛幻的山脈和陸地命名為"克羅喀山"。他不顧許多同僚,包括他最親密的夥伴威廉·愛德華·帕里和愛德華·薩拜恩等人的堅決反對,放棄並且返回了英格蘭[8]。一年之後公布的航程,揭露了他們之間的分歧,以及隨後對克羅喀山存在的爭議毀掉了他的聲譽。僅僅就在一年之後,威廉·愛德華·帕里就繼續向西航行,通過了那些不存在的山。

  約翰·羅斯爵士犯了兩項錯誤。他的第一個錯誤是,當他確信看見了實際上不存在的大片陸地和山脈時,不顧一定比他更熟悉蜃景的同僚們的反對。羅斯的第二個錯誤是以海軍部第一秘書的名字命名,以高官的名字命名的實際上只是蜃景,使他日後付出了極大的代價:他隨後的探險和資金需求都被拒絕,而被迫使用私人的資金來支應[9]。

7 複雜蜃景 -克羅喀地

  由於奇怪的巧合,在羅斯探險之後88年,1906年羅伯特·皮爾利的探險,也將他在現今加拿大境內努納武特的西北最高點湯瑪斯·哈伯德角,他為所看見的遠方大片土地命名為克羅喀地。皮爾利以日後的皮爾利北極俱樂部的喬治·克羅喀命名他所看見的大片土地,皮爾利估計這片土地在130英哩之外,位置大約是北緯83度,西經100度[10]。

  目前已知這個地方並沒有陸地。皮爾利看見了什麼?幾乎可以肯定是複雜蜃景[11]。

8 複雜蜃景 -克羅喀地探險

  在1913年,唐納德·巴克斯特·麥克米倫發起克羅喀地探險,目地是前往克羅喀地並進行探勘。 在4月21日,遠征隊的成員似乎在西北方的地平線上看見巨大的島。正如麥克米倫之後所說:"丘陵、山谷、皚皚白雪覆蓋的山峰在地平線上延伸至少120度。"

  Piugaattoq,探險隊中在這個領域具有20多年經驗的因紐特獵人,解釋說這只是一種錯覺。他們稱之為"poo-jok",意思是霧。然而麥克米倫堅持它們必須前進,而不顧他們已經處在海冰破碎季節晚期的事實。它們追隨著蜃景繼續前進了5天,直到4月27日,已經在危險的海冰中推進了大約125英哩,麥克米倫終於承認Piugaattoq 是正確的。克羅喀地其實只是蜃景,最可能就是複雜蜃景。

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