海市蜃楼之谜
2005年5月23日下午，在有“人间仙境”之称的山东蓬莱群岛出现了极为罕见的自然奇观，上万名市民和游客有幸目睹了这一奇观。人们看到，当海面上的薄雾消退，海面上空突然出现了一座繁华美丽的城市。城市中的高楼大厦，宽广的街道呈现眼前，甚至还能够清晰地看到人马在路上走动穿梭。这一奇特的现象持续了很长时间，最后随着海风慢慢消失。
19世纪时，欧洲的许多探险家深入到非洲的撒哈拉大沙漠进行探险。随着探险队深入到沙漠腹地，所携带的用水日益减少，许多队员焦渴难耐。某一天，他们在寻找水源的过程中，突然发现前方不远的地方有一个很大的湖泊。喜出望外的队员们雀跃着奔向湖泊，却发现总也到达不了目的地。
1815年6月18日早晨，英国、普鲁士联军与拿破仑的军队在滑铁卢进行战役，距此105千米远的比利时小城镇市民竟看到天空中战马奔驰、大炮无声地发射、密集的队伍冲杀的奇异幻景。
上述种种不同时期所看到的奇异景象，其实就是海市蜃楼。在平静的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶尔会在空中或“地下”出现高大楼台、城郭、树木等幻景，称之为海市蜃楼。我国山东蓬莱海面上常出现这种幻景，古人归因于蛟龙之属的蜃，吐气而成楼台城廓，因而得名。
关于海市蜃楼的形成，一种解释是，海市蜃楼是由于光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而形成的。
夏天，海面上的空气下层温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大。远处的山峰、船舶、楼房等反射的光线射向空中时，由于不断被折射，就会越来越偏离法线（过入射点与水平线垂直的线）方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射。光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中。
在沙漠中，当太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可即。
海市蜃楼不仅能在海上、沙漠中产生，在柏油马路上偶尔也会被人们看到。柏油马路因为路面颜色深，夏天在灼热阳光下温度较高，同样会使路面上的大气层呈现上层空气冷、密度大而下层空气热、密度小的分布特征，所以也会出现海市蜃楼。
绚烂极光之谜
极光是自然界中最漂亮的奇观之一，经常于夜间出现在地球南北两极附近地区的高空。它形状不一，十分绮丽，有时出现一瞬间就消失了，有时却长时间在高空中闪烁着光辉。
在我国的古书《山海经》中曾经有过关于极光的记载。书中说道，北方有个神仙，相貌如同一条红色的蛇，在夜空中闪闪发光。这个神仙的名字叫做烛龙。“人面蛇身，赤色。身长千里，钟山之神也”。后人推测，这里所说的实际上就是极光。
在北极圈附近的居民中流传着各种关于极光的传说。如因纽特人认为极光是鬼魂为新来者照明道路的火把，挪威西海岸的居民还把北极光视为老太太边跳舞边挥动戴白手套的手。
极光多种多样，五彩缤纷，形状不一，绮丽无比，在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的北极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。
关于极光形成的原因，一直都没有满意的答案。
最早的时候人们认为，极光是地球外面燃烧起来的大火，因为北极区在地球的边缘，所以能看到这种大火。另一种看法认为极光是太阳西沉以后透射反照出来的辉光。还有一种看法认为，极地地区冰雪十分丰富，冰雪在白天吸收阳光并贮存起来，到了晚上再释放出来，就形成了极光。
极光被视为自然界中最漂亮的奇观之一。如果我们乘着宇宙飞船，从遥远的太空遥望地球，会见到一个闪亮的光环围绕着地球磁极。由于它们向太阳的一边有点被压扁，而背太阳的一边却稍稍被拉伸，因而呈现出卵一样的形状。因此被人命名为极光卵。
极光最经常出现的地方是在南北磁纬度67度附近的两个环带状区域内，分别称作南极光区和北极光区。在极光区内差不多每天都会发生极光活动。在极光卵所包围的内部区域，通常叫做极盖区，在该区域内，极光出现的机会反而要比纬度较低的极光区来得少。在中低纬地区，尤其是近赤道区域，很少出现极光，但并非不会观测到。1958年2月10日夜间的一次特大极光，在热带都能见到，而且显示出鲜艳的红色。这类极光往往与特大的太阳耀斑暴发和强烈的地磁暴有关。
目前，科学家们发现，极光一方面与地球高空大气和地磁场的大规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流有关，这种粒子流常常是太阳风。由此可知，形成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风，这三个条件缺一不可。然而，这也只是科学家一个大概的看法，并不能完整地反映出极光的性质。
幻日之谜
2006年3月的一天，大庆出现了四日同辉的壮观景象。当日7时40分许，在东方正冉冉升起的太阳两侧，又出现两个“小太阳”。它们形似椭圆状，金光耀眼。左侧“小太阳”与中间太阳之间的上方有一道淡淡的彩虹。在头顶上空，还有一道色彩鲜亮的彩虹，它的旁边也有一个“小太阳”。
由于观测的角度不同，有的市民看到的是“两日同辉”、“三日同辉”，东风新村和喇嘛甸镇的部分居民则看到了“四日同辉”。
据专家介绍，这种4个太阳的景象实际上是日晕的一种特殊形式，叫做“幻日”，由云层中的冰晶折射造成，是大气的一种正常的光学现象，在南北极比较常见，在哈尔滨市出现比较罕见。
幻日是大气的一种光学现象。在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时，光线从冰柱的一个侧面射入，又从另外两个侧面射出，产生了反射和折射，就产生了多个太阳，它们实际上是太阳的虚像。最多时曾有过“五日同辉”的记载。由于平时飘浮在空中的六角形冰柱常常是不规则排列的，所以反映不出多个太阳的奇景，因而幻日这种大气光学现象就极为罕见。
空中图案之谜
1988年3月30日下午2时30分左右，在辽宁省本溪市，刚下过毛毛细雨的天空还是阴沉沉的。突然空中出现一只房子一样大小的三角形无绳双尾大风筝，不一会儿风筝就消失了。接着，空中出现3个身穿白衣、盘腿而坐的古代人，前两个戴着诸葛亮戴的那种帽子；后一个挽着发，横别着一个大钗子；同时还有一个类似麒麟的动物。在流光溢彩的云雾中，他们向西北方向移动。这景象持续了约1分钟。之后，空中又出现一面无杆旗，旗的上端是密密的穗子，旗面上画着骷髅和两根骨头。约1分钟后这些图案也消失了。
1990年6月20日晚8时30分，在苏联敖得萨地区，有人偶然看见一片奇妙的椭圆形灰云。这片云很快就分成两片，并在中间裂开处渐渐呈现一张巨大的俄罗斯古典式安乐椅，椅子上坐着一位头戴王冠、身穿金色的欧洲中世纪皇室服装的女性。她的华丽、高贵，如同女王一般。这位目击者还将此景拍了十几张照片。
1990年7月9日凌晨1时，在苏联莫斯科省奥列霍沃祖耶沃地区，月光如洗，天空墨蓝。不少人看到天空中突然出现的巨大屏幕。屏幕上从左至右有一系列图案：带三扇明亮的玻璃窗的房子；满是络腮胡的美国西部牛仔式的脸；类似中国甲骨文的奇怪符号。更令人惊奇的是：巨幕左下方出现的一个戴大礼帽的人头像，先是作闭眼酣睡状，后来眼睛睁开，射出两道耀眼的亮光。
在众多的空中图案事件中最令人不解的是这么一件事：1892年，意大利数学家安东尼开始攻四色定理简化这一世界难题。然而，10年过去后，他的研究没什么大的进展。于是，他来到布隆迪的刚果尼罗山脚下中央高原的森林里冒险。这是非洲部落原始神话称为“人的灵魂升天”的地方。一天，他正在思考四色定理，且渐渐理清了头绪，找到了关键的地方之时，突然一声雷响，他抬头看了看天空，发现云彩拼成了一个个几何图案，还有一些莫名其妙的符号。不一会儿，这些图案变成了一些拉丁字母，并且排成一些奇妙的式子。安东尼欣喜若狂，记下了这些式子，终于攻克了难关。也许是他的努力和虔诚感动了上帝，才在天空给他以提示。
这些空中图案是怎样形成的呢？
峨眉山金顶佛光之谜
峨眉宝光，又称佛光，看上去是一个七彩光环。而人影在光环正中。而且人影随着人而动，变幻之奇，出人意外。佛经中说，它是释迦牟尼眉宇间放射出来的光芒。在峨眉山上出现这种自然奇观，又和佛教传入山中的历史密切相关。自公元63年发现以来，不仅具有1900多年的悠久历史，并以世界奇观驰名中外。
“佛光”由外到里，按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的次序排列，直径约2米左右。有时阳光强烈，云雾浓且弥漫较宽时，则会在小佛光外面形成一个同心大半圆佛光，直径达2080米，虽然色彩不明显，但光环却分外显现。”“佛光”中的人影，是太阳光照射人体在云层上的投影。观看“佛光”的人举手、挥手，人影也会举手、挥手，此即“云成五彩奇光，人人影在中藏”，神奇而瑰丽。
佛光在峨眉山经常出现，一年中平均会出现60多次，多的时候一年甚至出现80多次，佛教的渲染使其更富有传奇色彩和神秘感，吸引着无数的好奇者。许多人都试图对神秘的“佛光”做出科学解释。
佛家认为，要与佛有缘的人，才能看到此光，因为佛光是从佛的眉宇间放射出的救世之光，吉祥之光。清代康熙皇帝还特地题写“玉毫光”三字，赐予佛光常现的金顶华藏寺。
作为一种自然现象，佛光引起中外科学界的重视并展开专题研究，是近百年来的事情。中国学者魏福平教授认为：佛光是日光在传播过程中，经过障碍物的边缘或空隙间产生的展衍现象，即衍射作用而形成的。当云层较厚时，日光在射透云层后，会受到云层深处的水滴或冰晶的反射。这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生的衍射现象，有一部分光束会偏离原来的放射方向，其偏离的角度与水滴直径成反比，而与各色光的波长成正比。于是，不同的单色光就逐渐扩散开来，在人们的眼前，出现一个彩色的光环。为什么会形成环形的光反应，而且与同样形成环的彩虹又不一样呢？这是因为只有位于某个“光锥”面的单色光，才能为人的肉眼所能见到，而且自己所站的位置，即“光锥”的视夹角大约为9度，而彩虹的视夹角达84度。同时光在衍射时，光波愈短其偏离的角度就愈大，所以佛光色彩的层次分布，一般呈紫色在外，红色在内，愈接近中心部位，色彩的能辨程度就逐渐减弱，到了光环中心就像一面发光的彩色玻璃镜。再由于衍射和漫反射的复杂作用，佛光的色相往往不像彩虹那样清晰分明，而是像水彩画那样湿润地融合在一起。又为什么只能看到自己的身影呢？主要原因是：虽然云层中的水滴和冰晶点很多，但人们各自所见的光环，只是各自眼睛所视为顶点的那个光锥面的水滴或冰晶点的作用的结果。就如同各自对照着一面小圆镜，自然照见的也就是各自的身影了。至于出现影随人动，人去环空的景象，则是佛光中“摄身光”的原理，至今尚无科学解释，
峨眉圣灯之谜
