只出现在日落之后的夜光云,微小的冰晶解释了它为何是蓝色?

2020-05-16   小花的科技屋

原标题:只出现在日落之后的夜光云,微小的冰晶解释了它为何是蓝色?

自19世纪末以来,在地球极地天空的每个夏天,都会点缀着蓝白色发光的云彩,它们被称为夜光云或NLC。这些夜晚最闪耀的云,形成于地球大气层的上层(中间层),高度大约在76到85公里之间,总是在暮色的天空中缓缓地扭曲和起伏,这样的现象只有在地平线下方的阳光照射下才可见,而大气的下层则在地球的阴影中。那么,是什么原因导致这团“天空中的蓝色火焰”形成的呢?

只出现在日落之后的夜光云

这些只在夜晚可见的稀有而神秘的云彩,在一个多世纪以前首次被观察到,让当时的人们感到迷惑不已。当然,这些夜间闪亮云层的关键宇宙组成成分,科学家们现在已经知道:来自流星的“烟雾”在地球的大气中燃烧,我们从北极和格陵兰岛上看到的“蓝宝石漩涡”,实际就是冰和有些粉碎的流星尘埃。在春季和夏季,这些纤细的蓝色“卷云线”在大气层中形成高层,而后当高层大气变暖时,高层大气便开始降温。由于它们只会出现在日落之后,所以被称为夜光云。

冰晶解释了夜光云为何为蓝色

科学家们最感兴趣的是夜光云的成核剂,形成于空气边缘的它们,受到的空气压力接近真空状态。在这些多重条件叠加的情况下,两种水分子要相遇并不是一种常见的行为,更何况还要粘在一起了。在我们的内部太阳系环境里,从巨大的岩石块到微小的尘埃斑点,总是充满了流星体。当地球沿着它的轨道运行时,行星会挖出物质;当流星体撞击地球的大气层并燃烧起来时,留下了一团微小的颗粒,漂浮在离地面70到100公里的地方。事实上,在地球的低层大气中成核是很常见的,那里的灰尘也可以作为类似的冰晶、水滴和雪花,在它们周围生长的聚集点。

在流星烟雾区域内,科学家表示夜光云的形成并非巧:在被称为“成核”的过程中,当多尘的颗粒附着在水分子上,水分子就会聚集成冰晶。小颗粒通常比较长波长(红色)散射短波长的光(蓝色),正是微小的冰晶,解释了为何夜光云是电蓝色的。因此,从我们对地面的角度来看,当一束阳光照射到一个夜光云时,我们所看到的就是散射的蓝色。同时,这种水在“流星烟”周围结冰,形成冰冷的夜光云,也显示了甲烷这种温室气体,如何增加地球大气层顶部的丰富水分。

云中的冰晶需要两种生长方式

如果想要看到夜光云,那么必须满足四个基本条件:其一,天空必须没有对流层云;其二,在它们形成的大气区域,必须有阳光照射,也就是说太阳必须不超过地平线16度;其三,为了使云突出,背景天空必须足够暗,这就意味着太阳必须至少低于地平线6度,也就是所谓的民间黄昏的终点;其四,您的观景地点应位于北纬45度(大约明尼阿波利斯,米兰,意大利和匈牙利布达佩斯的纬度)。然而,近年来在更偏南的地区看到了云层,云中的冰晶有两种生长方式:即水分子和某些分子,粘在灰尘上的东西,云层由微小的冰晶组成,大小与“烟雾”中的颗粒大小相当。

最近越来越向南爬行的夜光云

经过过去四分之三世纪以来对云层的观察,科学家们已经、推断出一些有趣的事实:82%的夜光云都是在夏至后观察到的,一般来说,寻找它们的最佳时间是在七月和八月。然而,根据NASA地球观测站新收集到的信息来看,像这样的夜光云最近越来越向南爬行。比如,6月8日黄昏,在俄勒冈州、明尼苏达州,密歇根州等10个州可以看到一片夜光云。

那些向南匍匐的云,似乎是一种趋势的一部分,自2007年AIM发布以来,研究人员发现夜光云正在以更高的频率延伸到低纬度地区,在这十多年中,这种趋势每年都变得更加明显。NASA地球观测站主编Michael Carlowicz表示,有证据表明,夜光云的趋势变化是大气层变化导致的结果,这其中就包括因气候变化,导致了更多的水汽。在气候变化,所导致的扭曲世界的一长串清单中,这些越来越多的漂亮蓝色流星云,一定是最受欢迎的。所以,当你遇到它们,就请尽情的享受吧!