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每年的5月到8月,当夜幕降临,天空已是繁星点点的时候,在邻近北极的地方,例如美国的阿拉斯加地区,经常会看到西方的天空出现耀目闪亮、蓝白相间的发光云朵。这种发光的云有的呈波浪状,有的呈漩涡状,有的像面纱,有的像丝带,看见它不免让人联想到奇形怪状的UFO或者海市蜃楼。这种黑夜里的奇幻景象可以持续一个小时甚至几个小时。
这种云也会出现在南极附近,但在南极出现的时间是每年12月前后,也就是南半球的夏季时间。只是无论在南半球还是在北半球,它们出现的地点并不在极点附近,而是位于南北纬50°~65°范围内,因为极点附近的夏季没有黑夜,当然也就不会出现所谓的夜里发光的云。位于地球上空300多千米的国际空间站上的宇航员们也时常看到这种夜里发光的云,那些发光的云团就像一块发光的地毯覆盖在一个圆圆的球上。环绕地球的卫星也经常能拍摄到这种夜里灼灼发光的云朵。
云朵为什么在夜间闪闪发光?它对地球来说是祥云还是凶光?它会不会加热那原本就已经发热的地球?更令人不解的是,夜光云有向低纬度方向移动的趋势,最近几年,科学家在纬度40°处也发现了夜光云,而且夜光云还越来越亮。这意味着什么?它们的出现和移动对地球来说是福还是祸?
夜光云极不寻常
一些科学家认为不必担忧,夜光云既然出现在太阳落山后的西方天空,那么应该是落山后的太阳照射到空中的云朵,云朵反光造成的。太阳刚刚落山之后,地面上的我们虽然看不见太阳了,但是空中的云朵应该还是能够被太阳照射到的。但进一步的研究发现,当普通的云朵还能够被落山的太阳照亮时,太阳应该是刚落山不久,那时,天还没有完全黑下来,这种情况就是经常出现的晚霞。也就是说,西方天空的普通云朵被刚落山的太阳照亮时,只能形成晚霞,不会形成繁星点缀的黑幕上飘着的一片灼灼发光的云。
当天空完全黑下来时,低空的云朵已经完全被地球的阴影掩盖,这时空中的云朵若想被太阳照射到,它必须位于距离地面50~80千米左右的高空。但是距离地面50~80千米左右的高空是地球大气的中间层,大气中间层非常干燥,怎么会出现云呢?
我们的大气层从低空到高空,分别是对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层。对流层上冷下热,就像水壶烧水一样上下流动剧烈,地面蒸发的水蒸气随着热气上升到空中,空中的温度降低,于是水蒸气可以冷凝成小液滴,许许多多的小液滴漂浮在空中形成普通的云朵。云朵的形成还需要空中含有一些尘埃小颗粒供水蒸气冷凝时附着,否则,空中即使再冷,水蒸气也不容易冷凝。对流层一般距离地面18千米以内,它的上面是平流层。
在平流层,由于密度小的热空气在上层,下层的冷空气密度大,因此平流层的大气基本上是水平流动,不会上下流动,这样就不会出现像对流层那样热蒸汽被冷凝的情况,因此平流层一般也不会出现云。平流层距离地面18~50千米,它上面是中间层。
而中间层虽然也是上下对流强烈,但是由于平流层的相隔,对流层内的水蒸气很难越过平流层进入中间层,因此,中间层非常干燥,其干燥程度是撒哈拉大沙漠空气的千万倍,根本就不可能有云朵形成时所需要的水蒸气。另外,对流层的尘埃也难以越过平流层进入中间层,这样,云朵形成时所需要的尘埃小颗粒,中间层也没有。如此说来,中间层不可能形成云朵,那么夜光云怎么可能是位于50千米以上高空的云朵呢?难道它会凭空出现?它的出现又意味着什么呢?
非凡因素造就冰晶云
之后,科学家找到了夜光云首次出现的记载,那是在1885年,夜光云出现的时间与一次著名的火山喷发时间相隔很近。科学家分析,火山的这次高速喷发可以把火山的烟雾和水汽喷到高空,有一些能够越过平流层进入中间层,当水蒸气漂流到极地附近寒冷的中间层,那儿的低温可以让水蒸气很快凝结成小冰晶。于是在极地附近的高空就形成了小冰晶组成的云朵。根据夜光云很强的反光现象猜测,夜光云确实由亮晶晶的小冰晶组成,并不是普通的小液滴组成的云朵。
火山喷发形成夜光云的假说可以解释1885年出现的夜光云,但是令人疑惑的是,自此之后,夜光云时常出现,而且出现的频率更高了,面积越来越大,引发夜光云的火山灰早已经尘埃落定,这以后出现的夜光云该如何解释?尤其是最近几年夜光云还不断向低纬度地区移动,而且还越来越亮。
看来,火山喷发不能完全解释夜光云的形成,毕竟这么高强度的火山喷发发生的频率并不高。但它给科学家提供了一个思路:既然地面上的水汽和尘埃不容易到达中间层,那么太空中的物质借着重力之势是很容易来到大气层中部的,例如冰质陨石或彗星经常闯入地球大气层,形成壮观的流星,这些太空小天体被剥落、蒸发进入大气中间层,其中的水汽成分就有可能在寒冷的地带形成细小冰晶组成的夜光云。
地球气候的异常表现?
这样看来,夜光云原来是通过非常方式进入大气中间层的水蒸气形成的冰晶云,那么它的出现和移动意味着什么?它至少意味着地球活动剧烈或天外来客出现频繁,这对人类来说好像并不是好现象。
它现在向低纬度地区移动,科学家认为,这种现象与地球整体的气候变化有关,例如温室气体导致的全球变暖问题。具有戏剧性的是,温室气体含量的增加虽然会使地面向空中散发的热量被遣返回地面,意味着地面向高空的散热减少了,这导致高空的中间层大气温度反而下降,因此,温室气体的作祟导致纬度40°附近的中间层大气的温度与以前纬度50°~65°处的中间层大气温度相近,于是纬度40°附近也具备了形成夜光云的条件。科学家预测,若温室气体持续增加,夜光云还会继续向赤道上空方向移动。
奇幻的夜光云是这种原因形成的吗?它的变化和移动是地球大气异常的一种症状体现吗?为了探明夜光云的本质,2007年4月,美国宇航局发射了一颗高空冰探测卫星,打算利用两年的时间探测中间层大气的冰晶数量、形成条件和影响因素等情况,目前已经多次捕捉到夜光云的详细面貌,这是人类第一次专门研究夜光云的太空行动。
“中层大气高空冰探测”卫星,最终进入了地球上空大约600千米处的一条极轨道上。卫星上装备了3套科学仪器,将在接下来的时间里,专门对地球两极的神秘夜光云展开观测,以解释夜光云是如何形成的,为什么近年出现的频率增加,什么原因使其出现纬度在降低,以及它们的出现是否与气候变化有关等。
我们将等待着“中层大气高空冰探测”卫星的最终探测结果,以揭开夜光云的秘密。不过,另一个匪夷所思的消息已经传来:火星的表面竟然也有非常类似地球夜光云的东西存在,而且在火星大气中绵延100多千米。这引发了天文爱好者的无穷想象,更让科学家们开始着手研究以期揭开关于夜光云的种种谜团。
这种云也会出现在南极附近,但在南极出现的时间是每年12月前后,也就是南半球的夏季时间。只是无论在南半球还是在北半球,它们出现的地点并不在极点附近,而是位于南北纬50°~65°范围内,因为极点附近的夏季没有黑夜,当然也就不会出现所谓的夜里发光的云。位于地球上空300多千米的国际空间站上的宇航员们也时常看到这种夜里发光的云,那些发光的云团就像一块发光的地毯覆盖在一个圆圆的球上。环绕地球的卫星也经常能拍摄到这种夜里灼灼发光的云朵。
云朵为什么在夜间闪闪发光?它对地球来说是祥云还是凶光?它会不会加热那原本就已经发热的地球?更令人不解的是,夜光云有向低纬度方向移动的趋势,最近几年,科学家在纬度40°处也发现了夜光云,而且夜光云还越来越亮。这意味着什么?它们的出现和移动对地球来说是福还是祸?
夜光云极不寻常
一些科学家认为不必担忧,夜光云既然出现在太阳落山后的西方天空,那么应该是落山后的太阳照射到空中的云朵,云朵反光造成的。太阳刚刚落山之后,地面上的我们虽然看不见太阳了,但是空中的云朵应该还是能够被太阳照射到的。但进一步的研究发现,当普通的云朵还能够被落山的太阳照亮时,太阳应该是刚落山不久,那时,天还没有完全黑下来,这种情况就是经常出现的晚霞。也就是说,西方天空的普通云朵被刚落山的太阳照亮时,只能形成晚霞,不会形成繁星点缀的黑幕上飘着的一片灼灼发光的云。
当天空完全黑下来时,低空的云朵已经完全被地球的阴影掩盖,这时空中的云朵若想被太阳照射到,它必须位于距离地面50~80千米左右的高空。但是距离地面50~80千米左右的高空是地球大气的中间层,大气中间层非常干燥,怎么会出现云呢?
我们的大气层从低空到高空,分别是对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层。对流层上冷下热,就像水壶烧水一样上下流动剧烈,地面蒸发的水蒸气随着热气上升到空中,空中的温度降低,于是水蒸气可以冷凝成小液滴,许许多多的小液滴漂浮在空中形成普通的云朵。云朵的形成还需要空中含有一些尘埃小颗粒供水蒸气冷凝时附着,否则,空中即使再冷,水蒸气也不容易冷凝。对流层一般距离地面18千米以内,它的上面是平流层。
在平流层,由于密度小的热空气在上层,下层的冷空气密度大,因此平流层的大气基本上是水平流动,不会上下流动,这样就不会出现像对流层那样热蒸汽被冷凝的情况,因此平流层一般也不会出现云。平流层距离地面18~50千米,它上面是中间层。
而中间层虽然也是上下对流强烈,但是由于平流层的相隔,对流层内的水蒸气很难越过平流层进入中间层,因此,中间层非常干燥,其干燥程度是撒哈拉大沙漠空气的千万倍,根本就不可能有云朵形成时所需要的水蒸气。另外,对流层的尘埃也难以越过平流层进入中间层,这样,云朵形成时所需要的尘埃小颗粒,中间层也没有。如此说来,中间层不可能形成云朵,那么夜光云怎么可能是位于50千米以上高空的云朵呢?难道它会凭空出现?它的出现又意味着什么呢?
非凡因素造就冰晶云
之后,科学家找到了夜光云首次出现的记载,那是在1885年,夜光云出现的时间与一次著名的火山喷发时间相隔很近。科学家分析,火山的这次高速喷发可以把火山的烟雾和水汽喷到高空,有一些能够越过平流层进入中间层,当水蒸气漂流到极地附近寒冷的中间层,那儿的低温可以让水蒸气很快凝结成小冰晶。于是在极地附近的高空就形成了小冰晶组成的云朵。根据夜光云很强的反光现象猜测,夜光云确实由亮晶晶的小冰晶组成,并不是普通的小液滴组成的云朵。
火山喷发形成夜光云的假说可以解释1885年出现的夜光云,但是令人疑惑的是,自此之后,夜光云时常出现,而且出现的频率更高了,面积越来越大,引发夜光云的火山灰早已经尘埃落定,这以后出现的夜光云该如何解释?尤其是最近几年夜光云还不断向低纬度地区移动,而且还越来越亮。
看来,火山喷发不能完全解释夜光云的形成,毕竟这么高强度的火山喷发发生的频率并不高。但它给科学家提供了一个思路:既然地面上的水汽和尘埃不容易到达中间层,那么太空中的物质借着重力之势是很容易来到大气层中部的,例如冰质陨石或彗星经常闯入地球大气层,形成壮观的流星,这些太空小天体被剥落、蒸发进入大气中间层,其中的水汽成分就有可能在寒冷的地带形成细小冰晶组成的夜光云。
地球气候的异常表现?
这样看来,夜光云原来是通过非常方式进入大气中间层的水蒸气形成的冰晶云,那么它的出现和移动意味着什么?它至少意味着地球活动剧烈或天外来客出现频繁,这对人类来说好像并不是好现象。
它现在向低纬度地区移动,科学家认为,这种现象与地球整体的气候变化有关,例如温室气体导致的全球变暖问题。具有戏剧性的是,温室气体含量的增加虽然会使地面向空中散发的热量被遣返回地面,意味着地面向高空的散热减少了,这导致高空的中间层大气温度反而下降,因此,温室气体的作祟导致纬度40°附近的中间层大气的温度与以前纬度50°~65°处的中间层大气温度相近,于是纬度40°附近也具备了形成夜光云的条件。科学家预测,若温室气体持续增加,夜光云还会继续向赤道上空方向移动。
奇幻的夜光云是这种原因形成的吗?它的变化和移动是地球大气异常的一种症状体现吗?为了探明夜光云的本质,2007年4月,美国宇航局发射了一颗高空冰探测卫星,打算利用两年的时间探测中间层大气的冰晶数量、形成条件和影响因素等情况,目前已经多次捕捉到夜光云的详细面貌,这是人类第一次专门研究夜光云的太空行动。
“中层大气高空冰探测”卫星,最终进入了地球上空大约600千米处的一条极轨道上。卫星上装备了3套科学仪器,将在接下来的时间里,专门对地球两极的神秘夜光云展开观测,以解释夜光云是如何形成的,为什么近年出现的频率增加,什么原因使其出现纬度在降低,以及它们的出现是否与气候变化有关等。
我们将等待着“中层大气高空冰探测”卫星的最终探测结果,以揭开夜光云的秘密。不过,另一个匪夷所思的消息已经传来:火星的表面竟然也有非常类似地球夜光云的东西存在,而且在火星大气中绵延100多千米。这引发了天文爱好者的无穷想象,更让科学家们开始着手研究以期揭开关于夜光云的种种谜团。