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2009年10月7日,一片闪闪发光的环状云朵飘浮在俄罗斯首都莫斯科的上空,令人不禁回忆起电影《地球捍卫战》中那个入侵地球的外星人飞船。这团白色云层环绕成光圈,悬挂在空中,四周是压得低低的乌云,只有这片发亮怪云悬在空中,让一些现场目击者目瞪口呆。
当人们纷纷询问这一奇妙的现象是如何产生之时,气象学家否定了任何超自然的解释。由于当时好几个气团经过,其中包括北极来的冷气团,加上太阳斜射,因此造成这种奇特光环影像,特别是在太阳下山的黄昏时分,类似情况出现的概率更高。这团怪云虽然看起来有点恐怖,但绝对和外星人没有任何关系。
的确,自然界有太多让人不可思议的地方,比如云彩。云彩仿佛是一种自然艺术走廓,可以形成各种各样的形态,变幻出各种形状,看上去惟妙惟肖,有的像动物,有的像物体,令人不得不感叹大自然的鬼斧神工。以下是几种令人惊艳的奇异云彩,我们也简单解释一下这些奇特云层形成的科学原理。
乳房云
很多地方可以看到类似奶牛乳房的奇特身姿的乳房云,比如美国中西部,它们的出现,常常预示着暴风雨的降临。
有些科学家认为,当寒冷、充满水汽的空气从暴风云上部快速下沉时,就会形成乳房云。湿冷空气快速下降就会形成类似奶牛乳房下垂的凸起。当崎岖不平模样的乳房云形成时,通常会发生暴风雨,并伴随着雷暴现象。
但也有科学家认为,乳房云是上下颠倒的对流所形成的。在云中的空气冷却过程中,蒸发作用会引起负浮力,这使得缕缕云彩向下而不是像积云一样向上移动,最终,它们看上去就像上下颠倒的气泡一样。乳房云移动平缓的原因在于它们下面的温度结构。若没有这些外部条件,形成的云外观更加普通,不是高低不平,就是如缕缕轻烟四处飘散。
荚状云
西班牙南部山区上空,在如血夕阳的照射下,云彩像被涂上了一层色彩,宛如粉色UFO,这就是荚状云。荚状云的云块呈豆荚形或椭圆形,盘旋于高空之上,常出现在多山地区。
荚状高积云是由稳定的潮湿云层被抬升至高空,冷凝其中的水分而形成的云层。如果存在着潮湿和干燥气流层互换,该云层将形成垂直状结构。荚状高积云通常形成在下部有上升气流、上部有下降气流的地方。形成荚状云,一般要有充当减速带的地貌,比如山脉,它们阻碍了空气流动。在沿山体一侧向下移动的过程中,空气往往显得过于“冲动”,随后又被弹起,随着上升气体逐渐冷却,引力波向上部分便形成了云。
除了地貌这个减速带外,其他一些减速带也会导致荚状云形成,例如较高的雷雨云。由于经常在山脉顺风面形成,荚状云又被称为“背风云”、“波浪云”或者“背风波浪云”。山脉能够形成一系列长波浪云,但如果这个减速带处于更加孤立的状态,例如只是一个单一的山脉,便会形成外形类似不明飞行物的椭圆形云。
开尔文——赫姆霍兹波浪云
这些疯狂的云朵被称之为“开尔文——赫姆霍兹波浪云”,外形好似一层层海浪。它们是在两个密度不同的空气层或者液体层,以不同速度彼此穿过对方时,在分界线上被“剪”出来的。科学家说:“它们就好像是油和醋,彼此不能相容。在海洋中,顶部海水较为温暖,底部海水则温度极低,就好像一个大水坑上面飘着一层薄薄的油。”
当两个层彼此穿过对方时,好似波浪的开尔文——赫姆霍兹不稳定性便会出现。部分向上移动,部分向下移动。由于其中一个层的移动速度高于另一个层,穿越过程会导致波浪顶部水平移动,所形成的云好似冲刷沙滩的海浪。科学家说:“这些云外形很像破碎的海浪。当顶部水的速度以远远超过底部水的速度移动时,海浪就会发生断裂。”
雨幡洞云
雨幡洞云是中高云层中明亮的洞状缺口,其下面带有摇摆不定的冰晶轨迹。形成雨幡洞云层必须具备超冷却雾滴,这种结构的水呈现液态,即使云层中温度在0℃以下。
当该云层区域开始冷冻,形成连锁式反应时,雨幡洞状的云层便出现了。在这种特殊云层形成时,超冷却雾滴中的所有水气开始聚集形成冰晶体,它们聚集速度很快,完全可以从云层中降落下来。
云中的冰晶以降水形式下落,却在降到地面之前蒸发,形成雨幡洞云。它们就像云朵伸向大地的触角,有时令云彩看上去就像漂浮在空中的巨大水母。
帽状云
顾名思义,帽状云的形状像一顶帽子。它是怎么形成的呢?专家解释,帽状云由气流迅猛上升运动所致,其中包括快速扩张的雷雨云钻、火山喷发甚至于核爆炸。在每一种情况下,一些物质都会将温湿气体快速向上推动。科学家说:“在雷暴上方,帽状云非常常见,这是因为空气移动速度太快,致使上方气流处于混乱状态。一旦温度降至足以形成云的程度,你就能看到这些云帽。”
帽状云与有时在积云顶部出现的光滑“帽子”类似。“如果出现强对流,气体便会被快速推向高空,从而形成冰云,这是因为所在高度足以让晶体冻结。冻结过程并无稀奇之处,与普通的物体冻结并无差异”。
滚轴云
滚轴云是水平的管形状云,当它们出现时,就预示着暴风雨马上来临,极少情况下也出现在暴风雨即将结束的时候。上升的暖气流推动冷空气向上,然后冷空气沿上升气流的边缘流下,之后向下降的冷气流会弹起形成波浪状结构。在上升过程中,冷空气形成云团。云的蒸发造成边缘的下降气流,侵蚀云团,形成卷轴状。如波浪继续形成,一系列滚轴云就会形成。
滚轴云是非常危险的,有人曾测量到滚轴云产生的上升气流和下沉气流速度,每分钟超过1 500 m。
还有一种阵晨风云,它是一种特殊的更为罕见的滚轴云。之所以出现“阵晨风”现象,皆因约克角半岛(处于澳大利亚偏远地区)陆地和海洋的独特构造。白天,东面的信风将海风吹到整个半岛,傍晚时分遇到从西岸刮过来的海风。东西两个方向的海风碰撞,产生波状扰动,从内陆向西南方向移动。西南方恰恰是形成阵晨风云的一个重要区域。当潮湿的海洋空气被吹到波状扰动的上方,它会冷却、凝聚形成云。有时,形成的云只有一波,有时多达十几波。
这些云也会形成于别的地方,包括慕尼黑,但在那里形成的频率是大约10年一次。约克角之所以独特,是因为阵晨风云经常在秋天出现在柏克镇上空。它们有时能绵延900 km,给人留下深刻的印象。
幡状云
幡状云由云和从云中落下的降水所组成,但降水没到地面前就已经蒸发了。位于海拔更高处的降水会以冰晶体的形态出现,继而溶解、蒸发。这是由于愈靠近地面气压愈大、温度愈高而造成的。幡状云在沙漠地区极为常见。
夜光云
夜光云由地球大气和空间边界处的冰形成,从地面吹来或从太空落下的灰尘为水汽提供了凝结核。夜光云距地面的高度一般在80 km左右,夜光云发光是因为它们很高,以致太阳在地平线下都能照亮它们。夜光云向两极扩散的原因,以及为什么越来越多的夜光云出现在极地,而且越来越亮的原因,至今还不清楚。有些人怀疑是因为全球温室气体排放增加导致的。
马蹄状漩涡云
马蹄状漩涡云非常罕见,通常只持续1 min~2 min就会蒸发消失。它通常形成水平旋转气流,也叫做空气涡流。这种气流移动通常是由上升气流形成的。当该气流在水平风力下发生突然改变,随即使气流旋转起来。在涡流上弧度气流冷却下来时,完全可以形成一个旋转的月牙状云。
当人们纷纷询问这一奇妙的现象是如何产生之时,气象学家否定了任何超自然的解释。由于当时好几个气团经过,其中包括北极来的冷气团,加上太阳斜射,因此造成这种奇特光环影像,特别是在太阳下山的黄昏时分,类似情况出现的概率更高。这团怪云虽然看起来有点恐怖,但绝对和外星人没有任何关系。
的确,自然界有太多让人不可思议的地方,比如云彩。云彩仿佛是一种自然艺术走廓,可以形成各种各样的形态,变幻出各种形状,看上去惟妙惟肖,有的像动物,有的像物体,令人不得不感叹大自然的鬼斧神工。以下是几种令人惊艳的奇异云彩,我们也简单解释一下这些奇特云层形成的科学原理。
乳房云
很多地方可以看到类似奶牛乳房的奇特身姿的乳房云,比如美国中西部,它们的出现,常常预示着暴风雨的降临。
有些科学家认为,当寒冷、充满水汽的空气从暴风云上部快速下沉时,就会形成乳房云。湿冷空气快速下降就会形成类似奶牛乳房下垂的凸起。当崎岖不平模样的乳房云形成时,通常会发生暴风雨,并伴随着雷暴现象。
但也有科学家认为,乳房云是上下颠倒的对流所形成的。在云中的空气冷却过程中,蒸发作用会引起负浮力,这使得缕缕云彩向下而不是像积云一样向上移动,最终,它们看上去就像上下颠倒的气泡一样。乳房云移动平缓的原因在于它们下面的温度结构。若没有这些外部条件,形成的云外观更加普通,不是高低不平,就是如缕缕轻烟四处飘散。
荚状云
西班牙南部山区上空,在如血夕阳的照射下,云彩像被涂上了一层色彩,宛如粉色UFO,这就是荚状云。荚状云的云块呈豆荚形或椭圆形,盘旋于高空之上,常出现在多山地区。
荚状高积云是由稳定的潮湿云层被抬升至高空,冷凝其中的水分而形成的云层。如果存在着潮湿和干燥气流层互换,该云层将形成垂直状结构。荚状高积云通常形成在下部有上升气流、上部有下降气流的地方。形成荚状云,一般要有充当减速带的地貌,比如山脉,它们阻碍了空气流动。在沿山体一侧向下移动的过程中,空气往往显得过于“冲动”,随后又被弹起,随着上升气体逐渐冷却,引力波向上部分便形成了云。
除了地貌这个减速带外,其他一些减速带也会导致荚状云形成,例如较高的雷雨云。由于经常在山脉顺风面形成,荚状云又被称为“背风云”、“波浪云”或者“背风波浪云”。山脉能够形成一系列长波浪云,但如果这个减速带处于更加孤立的状态,例如只是一个单一的山脉,便会形成外形类似不明飞行物的椭圆形云。
开尔文——赫姆霍兹波浪云
这些疯狂的云朵被称之为“开尔文——赫姆霍兹波浪云”,外形好似一层层海浪。它们是在两个密度不同的空气层或者液体层,以不同速度彼此穿过对方时,在分界线上被“剪”出来的。科学家说:“它们就好像是油和醋,彼此不能相容。在海洋中,顶部海水较为温暖,底部海水则温度极低,就好像一个大水坑上面飘着一层薄薄的油。”
当两个层彼此穿过对方时,好似波浪的开尔文——赫姆霍兹不稳定性便会出现。部分向上移动,部分向下移动。由于其中一个层的移动速度高于另一个层,穿越过程会导致波浪顶部水平移动,所形成的云好似冲刷沙滩的海浪。科学家说:“这些云外形很像破碎的海浪。当顶部水的速度以远远超过底部水的速度移动时,海浪就会发生断裂。”
雨幡洞云
雨幡洞云是中高云层中明亮的洞状缺口,其下面带有摇摆不定的冰晶轨迹。形成雨幡洞云层必须具备超冷却雾滴,这种结构的水呈现液态,即使云层中温度在0℃以下。
当该云层区域开始冷冻,形成连锁式反应时,雨幡洞状的云层便出现了。在这种特殊云层形成时,超冷却雾滴中的所有水气开始聚集形成冰晶体,它们聚集速度很快,完全可以从云层中降落下来。
云中的冰晶以降水形式下落,却在降到地面之前蒸发,形成雨幡洞云。它们就像云朵伸向大地的触角,有时令云彩看上去就像漂浮在空中的巨大水母。
帽状云
顾名思义,帽状云的形状像一顶帽子。它是怎么形成的呢?专家解释,帽状云由气流迅猛上升运动所致,其中包括快速扩张的雷雨云钻、火山喷发甚至于核爆炸。在每一种情况下,一些物质都会将温湿气体快速向上推动。科学家说:“在雷暴上方,帽状云非常常见,这是因为空气移动速度太快,致使上方气流处于混乱状态。一旦温度降至足以形成云的程度,你就能看到这些云帽。”
帽状云与有时在积云顶部出现的光滑“帽子”类似。“如果出现强对流,气体便会被快速推向高空,从而形成冰云,这是因为所在高度足以让晶体冻结。冻结过程并无稀奇之处,与普通的物体冻结并无差异”。
滚轴云
滚轴云是水平的管形状云,当它们出现时,就预示着暴风雨马上来临,极少情况下也出现在暴风雨即将结束的时候。上升的暖气流推动冷空气向上,然后冷空气沿上升气流的边缘流下,之后向下降的冷气流会弹起形成波浪状结构。在上升过程中,冷空气形成云团。云的蒸发造成边缘的下降气流,侵蚀云团,形成卷轴状。如波浪继续形成,一系列滚轴云就会形成。
滚轴云是非常危险的,有人曾测量到滚轴云产生的上升气流和下沉气流速度,每分钟超过1 500 m。
还有一种阵晨风云,它是一种特殊的更为罕见的滚轴云。之所以出现“阵晨风”现象,皆因约克角半岛(处于澳大利亚偏远地区)陆地和海洋的独特构造。白天,东面的信风将海风吹到整个半岛,傍晚时分遇到从西岸刮过来的海风。东西两个方向的海风碰撞,产生波状扰动,从内陆向西南方向移动。西南方恰恰是形成阵晨风云的一个重要区域。当潮湿的海洋空气被吹到波状扰动的上方,它会冷却、凝聚形成云。有时,形成的云只有一波,有时多达十几波。
这些云也会形成于别的地方,包括慕尼黑,但在那里形成的频率是大约10年一次。约克角之所以独特,是因为阵晨风云经常在秋天出现在柏克镇上空。它们有时能绵延900 km,给人留下深刻的印象。
幡状云
幡状云由云和从云中落下的降水所组成,但降水没到地面前就已经蒸发了。位于海拔更高处的降水会以冰晶体的形态出现,继而溶解、蒸发。这是由于愈靠近地面气压愈大、温度愈高而造成的。幡状云在沙漠地区极为常见。
夜光云
夜光云由地球大气和空间边界处的冰形成,从地面吹来或从太空落下的灰尘为水汽提供了凝结核。夜光云距地面的高度一般在80 km左右,夜光云发光是因为它们很高,以致太阳在地平线下都能照亮它们。夜光云向两极扩散的原因,以及为什么越来越多的夜光云出现在极地,而且越来越亮的原因,至今还不清楚。有些人怀疑是因为全球温室气体排放增加导致的。
马蹄状漩涡云
马蹄状漩涡云非常罕见,通常只持续1 min~2 min就会蒸发消失。它通常形成水平旋转气流,也叫做空气涡流。这种气流移动通常是由上升气流形成的。当该气流在水平风力下发生突然改变,随即使气流旋转起来。在涡流上弧度气流冷却下来时,完全可以形成一个旋转的月牙状云。