夜光云 :出现于地球高纬度地区的云层

更新时间:2024-09-20 19:11

夜光云(Noctilucent cloud)是深曙暮期间出现于地球高纬度地区高空的一种发光而透明的波状云,常呈淡蓝色或银灰色,是夜光云中的冰晶颗粒散射太阳光的结果。夜光云只出现在高纬度地区(50°~65°)的夏季,当太阳在地平线以下6°~12°时,即低层大气在地球阴影内,而高层大气的夜光云被日光照射时,才能用肉眼直接观察到。根据介绍,夜光云是一种高空云,在高纬度50°~70°地区的夏天,形成于80公里左右的中层大气,而普通云只存在于十几公里以下的低空。这种云极其稀薄暗淡,白天无法见到,只有当太阳在地平线以下刚刚入夜而天空没有完全黑暗的时候,才显露出来。

夜光云不一定只在夜间才出现,在凌晨太阳升起或者黄昏太阳降落时,在气象条件符合时,比较容易出现夜光云,这是因为,时间太早会因为其太薄而看不见,太迟云层也会落到地球的阴影中,云中的冰晶颗粒无法散射太阳光。夜光云又被称为极地中气层云,当它们从外层空间被看见,就被称为“夜耀云”,从地球上看见,就称为“夜光云”。夜光云看上去有点像卷云,但比卷云薄很多,主要类型有面纱型、条带型、波浪型和漩涡型。

形态特征

从太空往下看,这种云的更精确的名称应该是极区中气层云 (PMCs),科学家最近由中气层水冰物理卫星 (AIM)所量测的数据中,找到了第一个影像实例。这类中气层云通常在极区的夏季出现,而在低纬度区出现的次数则在增加之中。上面这幅6月11日的影像数据中,以白色和蓝色标示中气层云在极区的分布,黑色代表该处无云气资料。中气层水冰物理卫星预计将用二年的时间,追踪南北极区的二个完整云气季节,以探索高层夜耀云和全球低层大气变迁之间的关联。

瑞典天文爱好者2006年7月11日拍摄到的夜光云。夜光云又被称为极地中气层云(Polar Mesospheric Clouds,PMCs),当它们从外层空间被看见,就被称为“夜耀云”(night-shining clouds);从地球上看见,就称为“夜光云”(noctilucent clouds)。它是一种形成于中间层(大气层按高度分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是外太空了)的云,距地面的高度一般在85千米左右,位置非常之高。

现象成因

夜光云的成因科学界还有争议,最主流的理论认为它主要是由极细的冰晶构成,这个经验理论只在对流层成立。

对流层之上是平流层(同温层),再往上才是中间层,但平流层的特点是上热下冷,故垂直方向上的对流很少而主要是水平方向上的大气运动(所以客机飞行一般选择在平流层中),这样实际上中间层的温度是很高而不是很低了。科学家们认为这可能是由于垂直方向上重力波的衰减造成的。重力波由于各种异常原因而可能在某些地方减弱,从而导致了低层大气向上的动量传递。这样那些在向东方向

上具有很强相速度的重力波将向东的动量传递给了高层的大气。

向东方向的流动将受到赤道方向的科里奥利力的作用,这将引起垂直方向上带有水气的大气流动(要说明是,高层大气的水气不一定直接来至地面,有可能是由于甲烷的光分解形成的)。因为只有夏季时高纬度的平流层才允许相速度东向的重力波传入中间层(冬季季风方向相反,因而东向的动量不能传入中间层),这样,处于夏季的半球的中间层温会因动量的流失而降低(相应地冬季半球的中间层温度会升高),从而导致了中间层的降温现象(130 k)。实际上,在整个极地地区的夏天,卫星能够观察到大片的中间层云团,但是纬度太高的地区在夏季处于极昼,因而夜光云是不易被发现的。在这种条件下,夜光云就只能在夏季的某些高纬度地区被观察到了。

出现条件

一般认为,要形成夜光云一般都需要有三个条件:低温、水蒸汽和尘埃,这样水蒸汽才能凝结成极小的冰晶

夜光云是一种形成于中间层的云,距地面的高度一般在80km左右。这种罕见的云只有在高纬度地区(50-65)的夏季才能看见。

主要类型

根据2012年7月的观察结果,夜光云(NLCs)的主要类型有四种:面纱型(veil)、条带型(bands)、波浪型(waves)和旋涡型(whirls)。

研究价值

夜光云存在的时间从几分钟到几个小时。强夜光云的亮度相当于国际二级极光亮度;弱夜光云一般用肉眼看不见,只有用紫外或红外光学仪器观察。

关于夜光云的信息,主要来自火箭和卫星的探测。对夜光云的研究,可揭示中间层顶的大气结构、大气波动和化学过程等的规律。

参考资料

【气象科普】高纬度神奇天象---夜光云.微信公众平台.2024-03-31

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