なぜほとんどの蜃気楼は元の場面まで遡ることができないのでしょうか?現実には存在しないのでしょうか？

気温が上がるにつれ、青島など一部の地域では蜃気楼が頻繁に出現するようになり、昨日の夕方にも蜃気楼が出現したとの噂がネット上で流れた。

午後5時15分頃、青島市民の劉さんは、船舶が出入りするハイチセンターの南側の海域に、はっきりとした3つの山があるのを目撃した。この方向には山はないはずなので、彼はカメラでその光景を記録しました（下図参照）。

ミラージュ写真、出典：劉氏

通常時の風景、出典：劉氏

しかし、写真から判断すると、劉氏が記録した蜃気楼の光景（三つの山）は特に鮮明ではない。発生が遅く、光が強くなく、空が曇っていたため、蜃気楼の発生条件が良くなかったため、蜃気楼がぼやけていると考えられます。

しかし、コメント欄を見てみると、蜃気楼が現れるたびに、現実の元のシーンが見つからないのはなぜなのかと気になる人の方が多いようでした。多くの人は、蜃気楼が現実に存在するかどうか疑問に思っています。

もちろん、蜃気楼の中の元の光景は幻想とは異なるので、現実のものであるに違いありません。代わりに、実際の物体によって反射された光が実際に私たちの目に入るので、それを写真に撮ることができます。

しかし、蜃気楼の中に本来の光景を見つけるのは容易ではありません。これには多くの要因が原因として考えられます。蜃気楼の形成から始めなければなりません。

仮想画像とは何ですか?

蜃気楼は虚像であり、私たちが見ている場所には存在しないことはわかっています。

虚像は目には見えるが、光スクリーン上には映し出されない、あるいは光は実際には像が形成される場所に届かないため、蜃気楼の幻想的な性質と一致している。

光線が発散して交差できない場合、実像を形成することも、光スクリーンに表示することもできません。しかし、これらの発散光線が私たちの目に入ると、私たちの目は発散光線の逆延長線の交点にある像を見ることができます。これは仮想画像です。

簡単な例としては、鏡に映った物体が挙げられます。物体から発せられた光が鏡で反射されると、光は発散し、これらの散乱した光線が目によって集められるため、鏡には物体の実際の位置ではない虚像が現れます。

実際、物理学で定義された虚像は非常に複雑に見えますが、単純に視覚的な錯覚として理解することができます。物体の位置は私たちの目の知覚にのみ対応しており、私たちの目は光の屈折を感じることはできません。目は光がまだ直線に沿って伝わっているとしか考えません。このため、光の逆延長線上に虚像が形成されるのです。

虚像がわかれば蜃気楼の結像原理も簡単に理解できます。

蜃気楼は、物体に反射した光が空気中で屈折し、偶然に人間の目に入ることで発生します。やがて、私たちの目は目の前のどこか別の場所の景色を見るようになります。このプロセスは、水を通して魚を見るときとまったく同じです。

魚（実体）に反射された光は、水から離れるときに屈折し、これらの屈折した光線が私たちの目に集められます。結局、私たちが見ている魚は、より遠く、より浅いところにある虚像なのです。

しかし、蜃気楼の屈折は、単純に 1 回の屈折を経るわけではないため、これよりもはるかに複雑です。

蜃気楼の中で光はどのように伝わるのでしょうか?

光が異なる媒体内を伝播すると、屈折します。しかし、空気は常に均等に分布しているわけではありません。さまざまな理由により変化し、最終的には地域や高度によって空気の密度が異なります。これが蜃気楼が形成される前提です。

蜃気楼は夏に最も多く現れると以前にも述べました。その理由は、気温が高いほど、異なる温度勾配が生じやすくなり、異なる空気密度勾配が形成されるからです。

また、蜃気楼は海面や砂漠で最も頻繁に現れます。その理由は、これら 2 つの材料の表面は異なる温度勾配を非常に簡単に作り出すことができるものの、高度が異なるためです。

太陽が海に当たると、海上の大気が暖められます。海水の冷却効果により、海の近くでは気温が低く、海の上の方に行くほど気温が高くなります。

熱膨張と収縮により、空気の密度は「上部が薄く、下部が濃い」状態になり、光の屈折率の勾配が形成されます。

今、私たちの目の前には周囲に光を反射する物体があります。「上は薄く下は濃い」空気を通過した後、層ごとに下方向に屈折して私たちの目に入ります。

しかし、私たちの目は依然として光が直線的に進むと信じているため、海面に現れる蜃気楼は一般的に高く浮かんでいるように見えます。これを上蜃気楼といいます。