只出現在日落之後的夜光雲，微小的冰晶解釋了它為何是藍色

作者：文/虞子期

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。

在地球上空約80公里的地方，冰晶嗡嗡作響，從被砸碎的隕石和其他風吹來源的小顆粒塵埃中凝結，然後形成了煙霧狀的雲帶。這些天空中最高的雲層，由於形成如此之高，所以，它們只會發出冰冷的藍色，即使太陽出現在地平線以下。在通常情況下，它們只可能在高緯度地區溫暖的月份被發現。2019年6月12日，美國國家航空航天局的中間層（AIM）航天器（一顆測量太陽高雲對太陽有多少陽光的衛星）拍攝的合成圖像中顯示了，夜光雲在行程中的華麗現象。

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。

成核的過程，指的是聚集在灰塵上形成水滴或冰晶的水是一種，它一直在普通的雲中發生。這些普通的雲層，一般是出現在高達50000英尺的高度，它們可以從沙漠風暴這樣的來源得到需要的灰塵。但是，想要將風吹起的塵埃一直推向中間層，幾乎是沒有可能的。所以，科學家們推測和夜光雲有關的塵埃，是來自外太空。我們的地球每天都會遇到彗星流下的數百萬流星體，雖然這些材料在一些瞬間撞擊我們的大氣層，然後產生了流星的效果，但其他微小顆粒仍保持在高空中。所以，才能在如此極端的高度，產生雲層所需的水蒸氣源，而夏季的上升風，又能夠將水滴從潮濕的低層大氣帶向中間層。這就是為什麼夜光雲只出現在溫暖的夏季。

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，密歇根州等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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