自19世紀末以來,在地球極地天空的每個夏天,都會點綴著藍白色發光的雲彩,它們被稱為夜光雲或NLC。這些夜晚最閃耀的雲,形成於地球大氣層的上層(中間層),高度大約在76到85公里之間,總是在暮色的天空中緩緩地扭曲和起伏,這樣的現象只有在地平線下方的陽光照射下才可見,而大氣的下層則在地球的陰影中。那麼,是什麼原因導致這團「天空中的藍色火焰」形成的呢?
只出現在日落之後的夜光雲
這些只在夜晚可見的稀有而神秘的雲彩,在一個多世紀以前首次被觀察到,讓當時的人們感到迷惑不已。當然,這些夜間閃亮雲層的關鍵宇宙組成成分,科學家們現在已經知道:來自流星的「煙霧」在地球的大氣中燃燒,我們從北極和格陵蘭島上看到的「藍寶石漩渦」,實際就是冰和有些粉碎的流星塵埃。在春季和夏季,這些纖細的藍色「捲雲線」在大氣層中形成高層,而後當高層大氣變暖時,高層大氣便開始降溫。由於它們只會出現在日落之後,所以被稱為夜光雲。
冰晶解釋了夜光云為何為藍色
科學家們最感興趣的是夜光雲的成核劑,形成於空氣邊緣的它們,受到的空氣壓力接近真空狀態。在這些多重條件疊加的情況下,兩種水分子要相遇並不是一種常見的行為,更何況還要粘在一起了。在我們的內部太陽系環境里,從巨大的岩石塊到微小的塵埃斑點,總是充滿了流星體。當地球沿著它的軌道運行時,行星會挖出物質;當流星體撞擊地球的大氣層並燃燒起來時,留下了一團微小的顆粒,漂浮在離地面70到100公里的地方。事實上,在地球的低層大氣中成核是很常見的,那裡的灰塵也可以作為類似的冰晶、水滴和雪花,在它們周圍生長的聚集點。
在流星煙霧區域內,科學家表示夜光雲的形成並非巧:在被稱為「成核」的過程中,當多塵的顆粒附著在水分子上,水分子就會聚集成冰晶。小顆粒通常比較長波長(紅色)散射短波長的光(藍色),正是微小的冰晶,解釋了為何夜光雲是電藍色的。因此,從我們對地面的角度來看,當一束陽光照射到一個夜光雲時,我們所看到的就是散射的藍色。同時,這種水在「流星煙」周圍結冰,形成冰冷的夜光雲,也顯示了甲烷這種溫室氣體,如何增加地球大氣層頂部的豐富水分。
雲中的冰晶需要兩種生長方式
如果想要看到夜光雲,那麼必須滿足四個基本條件:其一,天空必須沒有對流層雲;其二,在它們形成的大氣區域,必須有陽光照射,也就是說太陽必須不超過地平線16度;其三,為了使雲突出,背景天空必須足夠暗,這就意味著太陽必須至少低於地平線6度,也就是所謂的民間黃昏的終點;其四,您的觀景地點應位於北緯45度(大約明尼阿波利斯,米蘭,義大利和匈牙利布達佩斯的緯度)。然而,近年來在更偏南的地區看到了雲層,雲中的冰晶有兩種生長方式:即水分子和某些分子,粘在灰塵上的東西,雲層由微小的冰晶組成,大小與「煙霧」中的顆粒大小相當。
最近越來越向南爬行的夜光雲
經過過去四分之三世紀以來對雲層的觀察,科學家們已經、推斷出一些有趣的事實:82%的夜光雲都是在夏至後觀察到的,一般來說,尋找它們的最佳時間是在七月和八月。然而,根據NASA地球觀測站新收集到的信息來看,像這樣的夜光雲最近越來越向南爬行。比如,6月8日黃昏,在俄勒岡州、明尼蘇達州,密西根州等10個州可以看到一片夜光雲。
那些向南匍匐的雲,似乎是一種趨勢的一部分,自2007年AIM發布以來,研究人員發現夜光雲正在以更高的頻率延伸到低緯度地區,在這十多年中,這種趨勢每年都變得更加明顯。NASA地球觀測站主編Michael Carlowicz表示,有證據表明,夜光雲的趨勢變化是大氣層變化導致的結果,這其中就包括因氣候變化,導致了更多的水汽。在氣候變化,所導致的扭曲世界的一長串清單中,這些越來越多的漂亮藍色流星雲,一定是最受歡迎的。所以,當你遇到它們,就請盡情的享受吧!
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