蓬莱是一个经常出现海市蜃楼的地方，对于海市蜃楼景象，我国民间传说是海妖和蜃吐气而为，或说是海神的宫殿在国外，有的则把这种自然景观神化成狡猾的女神法塔 . 莫尔甘施法迷惑游客，或说成是死人驾驶的飞船，是海上不祥之兆……
《 史记 · 天官书》首载： “ 海旁蜃气像楼台，广野气成宫阙然，云气各像其山川人民所聚积。 ” 战国时，海市不为人们所理解，被方士们指为神山。汉代开始，人们以为是海中大蛤蜊（蜃）吐出的云气所致。晋人伏琛在《三齐略记》中也说： “ 海上蜃气，时结楼台，名海市。 ” 直到宋代，沈括才在《梦溪谈 · 异事》中对登州海市的成因提出了置疑： “ 登州海中，时有云气，如宫室、台观，城蝶、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之海市。或曰蛟蜃之气所为，疑不然也。 ” 到了明代，陆容在《菽园杂记》中才对海市作了较为科学的解释： “ 惟登州海市，世传道之，疑以为蜃气所致 …… 观此所谓楼台，所谓海市，大抵山川之气掩映日光而成。 ”
科学发展到今天，人们知道，空气在不同的温态中分别呈不同密度：温度高则空气密度小，温度低则空气密度大。光线通过这些因不同温度而造成不同密度的空气时会发生不同角度的折射。在自然状态下，由于日光、风力、地貌、地表物体质地 ( 吸热程度不同 ) 等因素的影响，野外空气水平各层面常存在不同的温态和不同的密度态，光线透过这些空气层时也会发生折射或反射现象，只是人们不易察觉而已。有时我们在长直的沥青道路上行走，远方路面上可以看到一条 ( 或多条 ) 色度不断变化的水平光带，这就是一种类似于 “ 海市 ” 的光学现象。
海市因显示时相对于地平线 ( 海平面 ) 所处的位置不同，大体可分为上现海市和下现海市两种。上现海市显示在空中，为两次或两次以上反射成像，是由空气层温度下低上高、密度下大上小造成的，多反映远方景物的正影像 ( 有时也同时出现倒影像 ) ，一般发生于海面。下现海市则相反，它显示于地平线或海平面，为一次性反射成像，是由空气层温度上低下高、密度上大下小造成的，多反映远方景物的倒影像或变形，一般发生于沙漠地区。这两种海市由于成因和反射的景物不同而有较大差异：上现海市景像内容丰富，变化多端，维持时间短；下现海市则景像内容单一，变化少，持续时间较长。
蓬莱海市即属上现海市，比国内曾有过海市报道的地区，不仅出现的频率高，而且景像内容明显丰富，观赏价值高。蓬莱海市之所以有这些与众不同之处，是由蓬莱沿海独特的地理、气候和水文条件决定的。我们知道，海市赖以生成的关键，是在海面形成相对稳定、规整、呈水平状态分布的空气密度层面，而且在单位垂直距离内温差较大。只有地理、气候和水文条件中某种特定的状态同时具备，才能促使海市现象的生成。
蓬莱海市多发生于春夏之交。其地理条件：地处渤海海峡南岬，其北、东、西三面分别与辽东半岛、朝鲜半岛、晋津沿海隔海相望，长山列岛横卧海峡之间，从而为海市的出现提供了远、中、近各种距离的类型多样的反射景物。气候条件：蓬莱春夏之交，正是受西伯利亚寒冷气流影响已弱而太平洋暖湿气流影响未至的间隙时期，风雨日少，光照充足，海面空气层相对稳定，加之海面日光的反射作用，气温迅速回升。这样的气候状况有利于在海面形成比较稳定、规整的气温水平分布层面。水文条件：渤海是我国第一大内海，而渤海海峡是其与黄海及外海联结的咽喉。这一地区沿海潮汐属正规半日潮，每半个月形成一个潮时周期，望、朔日前后一二日为大潮汐，潮差可达 169 厘米。春夏之交，每值大潮汐，海峡中涌动的海流将底层海水连同低温带出水面，使海水表面温度大大低于海面空气温度，这就形成了海面空气由下而上温度陡升、密度陡降的逆温现象。
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