這就是熱脹冷縮，物體到到你眼睛的這一條光路上，溫度分佈是不均勻的，由於溫度高的氣體密度小，因此密度的不同導致了折射率不同。另外溫度高度密度小的氣體同時在向上運動，加劇了密度的不均勻分佈。

一、光的折射對像的影響

光的折射是中學就接觸過的話題，本來沒有什麼可說的，但由於有小夥伴提問了，這裡我們就多寫幾句。

光的折射是發生在光進出兩種不同光密介質的表面上，在介質的交界處發生的一種現象。這種現象在自然界中普遍存在。就比如我們在船上看到水面下的魚，其實際位置要比我們看到的深一些。

如果我們拿起一個透鏡，看透鏡背後的物體，現在移動透鏡，我們會發現物體運動了。事實上，這不是物體運動了，而是物體所成的像運動了。

根據這個實驗，我們可以知道，物體所成的像，物體發出的光線經過的路線有關。如果這條路線一直在變化，而我們感知物體的位置，在光線入射的反向延長線上，那麼這個像自然就會動。

道理其實很簡單，一個平衡態的熱空氣，不與外界發生對流的情況下，它與交界處的空氣形成一個不同光密介質的介面，光會在這個介面處發生折射，由於兩種介質都是穩定的，所以光路也是固定的。

通常在大氣中，這是一個開放的環境，不同區域內大氣的溫度不相同，這導致了空氣會發生對流。而這種由於溫度導致的對流意味著，大氣處處是不均勻的。

穿過這樣密度隨機變化的空氣，就會不斷變化的光路，我們人自然也就覺得像一直在動了。

人產生視覺其實是一個複雜而又緩慢的過程。

當一束光經過角膜、玻璃體投射在視網膜上，視網膜的感光細胞在光的刺激下，產生鈉離子進出細胞壁的行為。這種鈉離子的行為，以波動的形式（這種波動類似大型運動會上那種人浪），沿著視神經傳遞給大腦，在大腦的PS下最後形成視覺。

這個過程其實很慢，慢到我們無法識別速度快到一定程度的畫面。以中國影片標準PAL製為例，每秒25幀畫面。超過25幀的畫面，對我們意義就不大了。

同樣道理，如果畫面幀數很少，低於每秒20幀，我們就能感覺到畫面的卡頓。

大氣中的湍流對像的影響正在於此。由於溫差導致的大氣隨機密度變化，帶來的是光路的不斷變化，如果這種大氣變化的速度很快，超出了人眼睛的反應速度極限，這就導致了我們看到的影象是模糊或者是抖動的。

大氣的這種變化不僅對我們的視覺有影響，同時也對很多光學裝置有影響。這裡我舉兩個例子：

其一、照相機。照相機的感光元件的反應速度遠超人眼，如果您透過大氣的湍流看到的是一團模糊的像，其實可以讓相機來捕捉清晰的畫面，簡單來說就是用恰當的高速快門。只要快門速度夠，再動盪的畫面都能凝聚成瞬間靜止畫面。

其二、家用天文望遠鏡。如果您在天文望遠鏡中看過月亮，就會發現很奇怪的現象，原本平靜的月面，會像一汪水那樣不時地抖動一下。其實，這就是湍流帶來的影響。

可能有小夥伴會說，不就是問了一下熱空氣對像的影響，老郭怎麼還扯到電子雲上了呢。其實，我也是要借這個機會解釋一下，電子雲不是雲，電子在任何時候都是一個真實的小微粒，但它運動得實在是太快了，以至於，我們能看到的，電子總是像一片雲。

這與我們前面說的人眼看到的畫面和相機看到的情況類似，當我們的反應很慢時，我們實際上看到的，電子是處在不同位置上的疊加。

這種情況與我們用中低速快門拍攝高速運動的物體看到的畫面是一致的。

這是十分常見的物理現象，夏天透過汽車引擎蓋或煙囪，可以看到背後的景物晃動和模糊，原因是由於光在空氣中傳播時遇到了不均勻的解質，而光在介質中傳播會被折射。

光在勻質介質中的傳播速度使恆定的，在真空中傳播速度最快，在介質中的傳播因為介質折射率的不同傳播速率也不同，可理解為物質微觀層面的晶體構造阻礙光的傳播，當光以小於90°的入射角動一種介質傳播進入另一種介質的時候就會發生折射，而折射也是光的色散的原理，可以透過一個很簡單的實驗實現，用一個盆子裝點水，然後鏡子用水泡溼，再把鏡子的一半露出水一般仍至於水中，這時發射的Sunny機會被色散，在牆上形成類似於彩虹的七彩光影。但其實Sunny中的顏色很多，只不過人類只能識別組成可見光的七種顏色。

而空氣是一種分子間隙比較大的混合物，不像液體固體那樣分子間距很近，這種特點造成分子的熱運動更加隨機，在受熱的情況下分子間的距離會增加，於是空氣更容易膨脹，但是熱源的體積畢竟有限，熱傳導又是靠直接的接觸或者紅外線輻射的方式傳遞，那麼距離熱源遠得到的熱量比較少，距離近的得到的熱量多，這就導致熱源附近的氣體受熱不均，受熱不均已經可以導致對光的折射率的不同，已經可以使人透過熱空氣看物體時看到的景物變得模糊。

而氣體受熱的不均勻，熱脹冷縮，在引力的作用下，受熱氣體膨脹密度減小自然向上飄，這導致氣體壓力下降，周圍受熱較少密度較大的氣體壓力更大，會補充熱氣上升後留下的空缺，形成區域性的氣體環流。氣流的運動導致本就受熱不均的氣體再次湧動，造成氣體的折射率不斷變化。所以透過熱氣看物體的時候，不僅顯得有些模糊，還有些飄忽，前者只因為氣體受熱不均，後者是因為以某固定物體為參照物的情況下某個具體點的氣體密度不斷地變化，氣體形成湍流，於是導致物體看起來動了起來。

這種現象非常常見，夏季透過汽車引擎蓋就能看到這樣的現象，而柏油馬路因為是黑色吸熱更迅速，路面上也有這樣的現象，而這種現象是引起另一種更神奇的現象的基礎，那就是海市蜃樓。地球近地表的大氣獲得的熱量主要來自於地面的熱輻射，那麼距離地面越近受熱越多，氣體更加稀薄，距離地面遠氣體相對濃密一些，也導致氣體對光折射率的不同，使得近地面的氣體分層，會對周圍的光線產生很多次的折射，直到在某個氣體介面形成全反射，於是路面就像鏡子一樣可以映照周圍的物體，這種現象夏季也十分常見，這類景象被稱為蜃景，看起來像有水，但其實啥也沒有。

海市蜃樓的起因也是氣體的受熱不均，一定範圍內景物的反光在不均勻的大氣折射，最終使得物象呈現在天空上。因為海市蜃樓是光形成，而光在空氣中傳播會被吸收，光傳過去後不會留下任何印記，所以海市蜃樓的原景都存在於海市蜃樓不是很遠的地方。之所以很多人說找不到願景，是因為這種現象很常見且發生比較偶然，即便是找到原景也沒什麼意義，居住在海邊常見到海市蜃樓的人估計會比較清楚。

光在同種均勻介質中沿直線傳播，如果光在傳播過程中遇到熱空氣，熱空氣的密度小於周圍冷空氣的密度，空氣就不再均勻，光的傳播方向就會發生改變，這就是所謂光的折射。

其實，折射也無所謂，也可以不影響看清物體，比如透過透鏡或平板玻璃看物體，一樣清晰，因為透過的光線是比較集中的。但隔著毛玻璃就看不清了，原因是光線在透過毛玻璃時，由於毛玻璃的表面是凹凸不平的，這樣，即使入射到毛玻璃上的光線是平行的，穿過毛

玻璃的光線也不平行，而是射向各個方向。人眼從一個方向只能看到很少的一部分光線，大部分光線人眼都看不到，所以，就看不清對面的物體。

類似的，熱空氣部分形狀不規則，其中分佈也不均勻，並且，還會不停地變化，穿過熱空氣的光線會雜亂無章，射向各個方向，人眼也只能看到一小部分的光線，當然也不能看清物體。

這是光的折射現象。

熱空氣使物體表面的區域溫度升高，又因為空氣的熱脹冷縮，使靠近物體的地方空氣稀薄，空氣的密度不均勻對光的折射率發生變化，使得視線看到的東西變得變化不定，變的模糊了。

熱空氣和冷空氣密度不同，在它們的結合部位就會產生稜鏡效應（簡單的來說就是，光的折射、傳播），使物體的位置看起來發生變化，如果熱空氣是運動或者不穩定的，那麼這個稜鏡也是運動的，所以就會發生你說的這種現象。

炎炎夏日我們總能看到路面上遠方的物體模模糊糊，像是有一股熱浪在輕微地流動一樣。這其實是因為空氣中的密度分佈不均勻造成的。溫度高的地方，空氣密度相對較小，然而這些溫度高的氣體會不斷從下往上升。所以就形成了物體模糊不清和扭曲的效果。