夜光云(Noctilucent cloud)是深曙暮期間出現于地球高緯度地區高空的一種發光而透明的波狀云。它一般都需要有三個條件:低溫、水蒸汽和塵埃,這樣水蒸汽才能凝結成極小的冰晶。常呈淡藍色或銀灰色,是夜光云中的冰晶顆粒散射太陽光的結果,這類冰晶顆粒的半徑一般為0.05~0.5微米。夜光云只出現在高緯度地區(50°~65°)的夏季,當太陽在地平線以下6°~12°時,即低層大氣在地球陰影內,而高層大氣的夜光云被日光照射時,才能用肉眼直接觀察到。根據介紹,夜光云是一種高空云,在高緯度50°~70°地區的夏天,形成于80公里左右的中層大氣,而普通云只存在于十幾公里以下的低空。這種云極其稀薄暗淡,白天無法見到,只有當太陽在地平線以下剛剛入夜而天空沒有完全黑暗的時候,才顯露出來。
夜光云不一定只在夜間才出現,在凌晨太陽升起或者黃昏太陽降落時,在氣象條件符合時,比較容易出現夜光云,這是因為,時間太早會因為其太薄而看不見,太遲云層也會落到地球的陰影中,云中的冰晶顆粒無法散射太陽光。夜光云又被稱為極地中氣層云,當它們從外層空間被看見,就被稱為“夜耀云”,從地球上看見,就稱為“夜光云”。夜光云看上去有點像卷云,但比卷云薄很多,根據2012年7月的觀察結果,主要類型有面紗型(veil)、條帶型(bands)、波浪型(waves)和漩渦型(whirls)。
形態特征
從太空往下看,這種云的更精確的名稱應該是極區中氣層云?(PMCs),科學家最近由中氣層水冰物理衛星(AIM)所量測的數據中,找到了第一個影像實例。這類中氣層云通常在極區的夏季出現,而在低緯度區出現的次數則在增加之中。上面這幅6月11日的影像數據中,以白色和藍色標示中氣層云在極區的分布,黑色代表該處無云氣資料。中氣層水冰物理衛星預計將用二年的時間,追蹤南北極區的二個完整云氣季節,以探索高層夜耀云和全球低層大氣變遷之間的關聯。
瑞典天文愛好者2006年7月11日拍攝到的夜光云。夜光云又被稱為極地中氣層云(Polar Mesospheric Clouds,PMCs),當它們從外層空間被看見,就被稱為“夜耀云”(night-shining clouds);從地球上看見,就稱為“夜光云”(noctilucent clouds)。它是一種形成于中間層(大氣層按高度分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層,再上面就是外太空了)的云,距地面的高度一般在82-102千米之間,位置非常之高。
現象成因
夜光云的成因科學界還有爭議,最主流的理論認為它主要是由極細的冰晶構成,這個經驗理論只在對流層成立。
對流層之上是平流層(同溫層),再往上才是中間層,但平流層的特點是上熱下冷,故垂直方向上的對流很少而主要是水平方向上的大氣運動(所以客機飛行一般選擇在平流層中),這樣實際上中間層的溫度是很高而不是很低了。科學家們認為這可能是由于垂直方向上重力波的衰減造成的。重力波由于各種異常原因而可能在某些地方減弱,從而導致了低層大氣向上的動量傳遞。這樣那些在向東方向
上具有很強相速度的重力波將向東的動量傳遞給了高層的大氣。
向東方向的流動將受到赤道方向的科里奧利力的作用,這將引起垂直方向上帶有水氣的大氣流動(要說明是,高層大氣的水氣不一定直接來至地面,有可能是由于甲烷的光分解形成的)。因為只有夏季時高緯度的平流層才允許相速度東向的重力波傳入中間層(冬季季風方向相反,因而東向的動量不能傳入中間層),這樣,處于夏季的半球的中間層溫會因動量的流失而降低(相應地冬季半球的中間層溫度會升高),從而導致了中間層的降溫現象(130 k)。實際上,在整個極地地區的夏天,衛星能夠觀察到大片的中間層云團,但是緯度太高的地區在夏季處于極晝,因而夜光云是不易被發現的。在這種條件下,夜光云就只能在夏季的某些高緯度地區被觀察到了。
出現條件
一般認為,要形成夜光云一般都需要有三個條件:低溫、水蒸汽和塵埃,這樣水蒸汽才能凝結成極小的冰晶。
夜光云是海拔最高的云,形成于海拔約80千米處,高于99.9%的地球大氣。這種罕見的云只有在高緯度地區(50-65)的夏季才能看見。
主要類型
根據2012年7月的觀察結果,夜光云(NLCs)的主要類型有四種:面紗型(veil)、條帶型(bands)、波浪型(waves)和旋渦型(whirls)。
研究價值
夜光云存在的時間從幾分鐘到幾個小時。強夜光云的亮度相當于國際二級極光亮度;弱夜光云一般用肉眼看不見,只有用紫外或紅外光學儀器觀察。
關于夜光云的信息,主要來自火箭和衛星的探測。對夜光云的研究,可揭示中間層頂的大氣結構、大氣波動和化學過程等的規律。
參考資料 >
【氣象科普】高緯度神奇天象---夜光云.微信公眾平臺.2024-03-31