[发明专利]一种用于沙漠幻海高度测量的专用装置

说明书

本发明公开了一种用于沙漠幻海高度测量的专用装置、其特征是水平角钢支架通过角钢连接螺丝与垂直角钢支架连接，镜片角度调节支架分别与垂直角钢支架和水平角钢支架连接，镜片角度调节支架与垂直角钢支架和水平角钢支架形成斜面；支架每隔2.5cm有一预制孔，垂直角钢支架上设有高度刻度标识；玻璃镜片搭载在旋转轴上，旋转轴分别架设在镜片角度调节支架两侧面旋转轴固定槽中，用旋转轴固定螺丝固定，旋转轴一端连有旋转轴把手；装置一侧设置探头支架，探头支架上装有HOBO温湿度监测探头。发明揭示沙漠幻海的形成机理。通过沙漠幻海的监测与全反射计算，纠正了教科书中对沙漠幻海形成解释的错误，研究圆满地解释了“水面”与倒影的形成。

技术领域

本发明涉及一种用于沙漠幻海高度的测量装置，具体的说就是通过对目标B点反光镜面角度及遮光高度来测定沙漠幻海的高度的一种装置。

背景技术

幻海是沙漠中的一种独特的光学现象，也称沙漠海市蜃楼。它是由于近地面的空气的折射率较大，使地面光线相对于观测点发生了全反射而无法透出，形成了幻海的“水面”，高出物体可在“水面”的反射下形成倒影。长期的温湿度监测表明，引起折射率增高的主要原因是20～40cm的大气温度形成了逆温层，而逆温层形成的主要原因是干旱区的潜水蒸发，幻海是潜水蒸发的重要光学特征表现。它的形成与大气湿度、大气粉尘、微地形地貌、风速、日照等密切相关。

当人们穿行于大漠戈壁时，常常会为远处显现的“湖泊”所吸引，但当靠近它时会消失得无影无踪。2500年前佛祖释迦牟尼将其称之为幻海，在佛经中常以此比喻万事万物的虚幻不实。由于在古代它常使不明真相的干渴者逐水而亡，阿拉伯人称之为“魔鬼的海”。它的神秘自古以来吸引了无数人的好奇，人们对它的形成进了不懈的探索。中国人认为是“蜃（蛤）”吐水汽而成，因此称之为“海市蜃楼”。如今，幻海作为一种独特光学现象在世界各地的物理教材中广泛介绍。可是，对于“水面”及倒影的形成众说纷纭，目前一直没有合理的解释。目前大多解释是基于光学实验或理论推测，缺乏实际的监测与分析。

发明内容

最新研究表明，在沙漠地区存在土壤深层潜水蒸发，它导致地表界面空气湿度分布不均匀，引起了空气折射率的变化和幻海的形成。具体为：在地表光线向上传导过程中，折射率的递减形成了光线向地面的弯曲（见图3），图3中，反射的太阳光线在镜片的位置越低，光线在穿过“水面”的过程中向越下弯曲，因此，θ₁>θ₂>θ₃>θ₄，当θ₂超过临界角时就发生了全反射，进而形成了幻海的“水面”， 同时，在“水面”之上的物体因“水面”的反射形成了倒影，形成机理与真正的水面反射无异，当观测者目视高度向上移动时，可看到大于临界角（θ₂）的光线，高度越高，亮度越亮。当镜面的遮光刚好使观测点A看不到镜片反射时，观测者即便下蹲也看不到任何光线，这是镜面成像原理，研究圆满地解释了“水面”与倒影的形成。

基于上述，本发明旨在提供一种用于沙漠幻海高度监测的装置，用以对沙漠地区幻海高度进行精确测量，对降低光学测量误差、GPS精确定位、无线光电传输、精确瞄准等都具有重要的科学意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：