七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象【圖】
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七大怪雲現象
《連線》雜誌為讀者揭開了關於一些奇怪雲彩的背後奧秘,包括管狀雲、乳房雲、UFO雲形成的原因。

七大怪雲現象(一)、管狀雲
這種雲彩被稱為管狀雲,它還有一個優雅的名字叫“晨暮之光”(Morning Glory)。每年秋天,澳大利亞昆士蘭州伯克頓鎮上空都會出現這些長長的管狀雲,最長可以延伸到約966公里,移動的時速最快可達35英里(約合56公里),即使在無風的天氣裡也可能給飛機製造麻煩。伯克頓是一個偏遠小鎮,居民不足200人。每年都有一些飛行員和遊客來到這個小鎮,希望能親眼目睹這一神秘雲彩。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(一)、管狀雲


關於這種神秘雲彩的形成原因,之前一直未能有人給出確切的答案。德國慕尼黑大學的氣象學家羅傑.斯密斯在經過長期研究後揭開了管狀雲的神秘面紗。“晨暮之光”現象是昆士蘭州約克角半島附近大海和陸地所形成的獨特地理位置而產生的一種特殊的氣候構造。約克角半島長500英里,島尖伸入卡奔塔利亞(Carpentaria)灣(西)和珊瑚海(東)之間,整個半島的寬度從350英里到60英里到不等。每到秋天,來自東部的信風在白天將海風吹過半島,這股風向在深夜又會遇到來自西海岸的海風,兩股海風碰撞之後會產生波狀擾動,然後轉向西南方運動進入內陸,這是“晨暮之光”形成的很重要的原因。接下來,當潮濕的海洋空氣在早晨升起後遇到進入內陸的海風,空氣因此冷卻凝結形成一條管狀的雲彩,這就是“晨暮之光”。因海風進入內陸的次數不同,形成管狀雲彩的個數也不同。斯密斯稱,他最多看到十條這種管狀雲彩,非常壯觀。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(一)、管狀雲

斯密斯表示,“如果你看著這些雲彩,會感覺它們在向後滾動。實際上是雲彩的前緣在不斷形成,而後緣則在不斷的消失,因此給人以一種滾動的感覺。”斯密斯稱,這種雲彩實際上在每個地方都有發生,在慕尼黑也有,不過一般要十來年才會發生一次。伯克頓鎮能夠經常發生是因為約克角半島所處的獨特地理位置,而且這個地方形成的“晨暮之光”現象更壯觀,最長的管狀雲可達600英里。

七大怪雲現象(二)、乳房雲
這種雲彩被稱為“乳房雲”。乳房雲的出現通常預示著暴風雨天氣的降臨,世界各地經常出現這種奇異的氣候現象。美國加州大學聖克魯茲分校物理學家帕特裡克.張稱,“這種雲彩的外形看起來很奇怪,如同一個個袋子掛在天空一樣。”

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(二)、乳房雲

科學家們對乳房雲的形成也做過一定的研究。美國國家大氣研究中心的雲物理學家丹尼爾.布雷德指出,空氣的浮力和對流是乳房雲形成的關鍵。乳房雲實際是一種顛倒的氣流,在下降氣流當中溫度較冷的空氣與上升氣流中溫度較暖的空氣相遇,就會形成一個個像袋子形狀的乳狀形雲。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(二)、乳房雲

乳房雲之所以如此平坦均勻是因為其下方的熱結構非常獨特。在每一朵乳房雲中,氣溫的下降和雲朵的重量增加是成正比的,也就是所謂的“氣溫直減率”,最終兩者將達到一個穩定的狀態。換句話說,如果你將一個溫度較溫暖的氣泡放在乳房雲的某個地方,它根本不會上升或者下降,因為雲彩中沒有熱量流動。這種獨特的熱結構通常是雷暴天氣所特有的。

布雷德稱,“只要有雷暴天氣發生,一定會產生乳房雲;但是有乳房雲的時候不一定會有雷暴天氣。”

七大怪雲現象(三)、莢狀雲
莢狀雲的形狀看起來很像UFO,它是由重力波產生的。帕特裡克通過汽車減震器的原理來描述什麼是重力波。帕特裡克稱,“當你開著凱迪拉克以很快的速度通過一段崎嶇不平的道路時,你會感覺到自己也在上下顛簸。你往下顛是受地球重力影響的原因,而你向上顛是因為減震器的彈簧將你往上推的緣故。”莢狀雲形成的原因就有點類似於這個過程。氣流移動時遇到的崎嶇路段就是一些或高或低的山丘。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(三)、莢狀雲

氣流在流經山丘時,低層密度較大的空氣被迫抬到高處。在越過山頂後,由於失去山的支撐,這些密度大的空氣仍向下運動,等到達原來空氣的高度時,因為慣性的關係還會繼續向下運動,但此時空氣已經進入到密度較大的環境中了(因為大氣密度是隨高度而成指數減少的),於是向上的浮力又使之向上運動。當上升氣流使空氣絕熱冷卻而形成雲時,如果又遇到下降氣流的阻擋,其邊緣部分就會因下降氣流而逐漸變薄,這樣便形成了莢狀雲。而這種上下交替的周期性運動就是重力波運動。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(三)、莢狀雲

當氣流遇到其他障礙時也會形成莢狀雲,比如高度很高的雷雨雲,因為它們也通常在山丘的順風坡形成。一個山脈可以形成一系列的莢狀雲,但是如果山丘比較孤立,那麼形成莢狀雲的形狀就會是橢圓形的,遠看像UFO一樣。有時候形成的橢圓形比較多,看起來就很像一??的盤子。

美國國家大氣研究中心的雲物理學家丹尼爾.布雷德稱,“我很喜歡莢狀雲,因為我經常看到它。我喜歡的各種形狀的雲有很多,但是莢狀雲是我唯一拿來做屏保的。”

七大怪雲現象(四)、碎浪花雲
這種碎浪花雲是根據開爾文-赫姆霍茲原理形成的卷雲。卷雲是高雲的一種,也是對流層中最高的雲,平均高度超過1800米,是很薄很纖細的雲彩,能反射和誘捕熱量。所以清晨當太陽還沒有升到地平線上或傍晚太陽已下山後,光線都會照到這種孤懸高空而無雲影的卷雲上,經過散射後,顯現出漂亮的蠶絲般的光澤。根據開爾文-赫姆霍茲原理,當兩層密度不同的空氣或者液體以不同的速度相遇並通過時,就會在邊緣形成一種類似碎浪花的形狀。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(四)、碎浪花雲


帕特裡克稱,這就很像油和醋一樣。在海洋裡,處於洋流上層的是溫暖的海水,底層則是很冷的海水。當一大灘水上流動著在一層油,然後遇到一層以不同速度流動的醋。這兩種物質相遇後,根據開爾文-赫姆霍茲不穩定性理論,最終會在其邊緣形成一種波。這種波的邊緣中有一部分會向上運動,另一部分會向下運動,但是因為其中一層物質的流速比另一種快,所以在波的頂層會出現一種碎浪花的形狀向水平方向運動,最終就形成了我們看到的碎浪花雲。

帕特裡克表示,實際整個過程就像海邊的碎波一樣,當上層海水的移動速度超過底層海水時,就會形成一種推擠和堆積。

七大怪雲現象(五)、帽狀雲
今年6月12日,一位國際空間站的航天員在太空拍到了地球一座火山爆發時的照片。照片中爆發的火山是Sarychev火山,它位於日本東北部千島群島的鬆輪島。照片中由褐色火山灰和白色水蒸氣形成的巨大雲柱直衝天空,雲柱頂端呈現出帽子的形狀,因而被稱為帽狀雲。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(五)、帽狀雲

火山爆發時的衝擊波,造成火山灰和水蒸氣周圍的大氣被挖空,形成一個空洞,火山灰快速上升,把空氣迅速拉抬並冷卻,造成水蒸氣凝結,最終形成了帽狀雲。帽狀雲的形成需要能導致溫暖、濕潤的空氣能夠快速上升等外界因素,因此它一般在雷暴雲砧、火山噴發及核彈爆炸等特殊環境中才會產生。

布雷德表示:“在雷暴天氣當中,由於空氣快速上升,並且不斷同大氣層空氣進行混合,當氣流達到形成雲層所需溫度後,就會形成帽狀雲。因此,在雷暴天氣當中,帽狀雲現象是非常常見的。”帕特裡克則稱,帽狀雲同積雲頂部的平滑層非常類似。但是實際上,我們看到的積雲是冰蓋。他表示:“如果高空存在較強的對流循環氣流,氣流混合後就形成了冰晶雲。在高度足夠的情況下,氣流可結成冰晶。”

七大怪雲現象(六)、夜光雲
今年7月份,在美國和歐洲部分地區出現了夜光雲現象。夜光雲是由地球大氣層與太空交接處的冰晶組成,高度在五十英里左右。它們發光是因為其高度較高,雖然我們看到太陽已經落到地平線以下,實際上它們卻還處在太陽的光照範圍之下。但是目前,科學家們還無法確定夜光雲是否是從地球南北極漂移到了其它地區,也無法搞清為何極地地區夜光雲出現頻率更高,亮度更大。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(六)、夜光雲

夜光雲形成溫度在大約零下230華氏度,這為由下而上吹起或從太空落下的灰塵提供了凝縮凍結的停留地點。由於目前北半球正處於夏季,大氣在升溫上升,但是在大氣外部的邊緣處,由於大氣已經遠遠地延伸到太空,實際它們正在逐步冷卻。

這些雲雖然很漂亮,然而,它們卻是全球變暖而引起的全球性氣候變化的征兆。漢普頓大學的大氣科學家詹姆斯.拉塞爾表示:“目前比較流行的理論和最合理的解釋是,二氧化碳在地表五十英里之上累積會導致氣溫降低。”

沒有人知道確切的答案,不過,大部分答案似乎都指向人類活動而引起的全球氣候變化。

七大怪雲現象(七)、滾軸雲
滾軸雲一般在風暴潮形成之前,在大氣底端形成。原因在於:風暴潮中的溫暖氣流向上升時,也會推動周圍的冷空氣向上,二者混合後,風暴潮周圍氣流的溫度會下降。當向上熱空氣及向下冷空氣產生對流後,就會在風暴來臨之前形成波浪狀的雲狀結構。當暴風雨逼近時,寒冷的向下氣流形成的雲層會蒸發,這時整個雲層就會擴展開來,最終形成了滾軸雲。

七大怪雲現象 - 奇妙的七大怪雲現象七大怪雲現象(七)、滾軸雲

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