高緯度神奇天象---夜光云

高緯度神奇天象---夜光云

文 吳樹森 張金勇/圖 陳德成

夜光云(Noctilucent cloud)是深曙暮期間出現(xiàn)于地球高緯度地區(qū)高空的一種發(fā)光而透明的波狀云，距地面的高度一般在80公里左右，常呈淡藍(lán)色或銀灰色，是夜光云中的冰晶顆粒散射太陽光的結(jié)果。夜光云只出現(xiàn)在高緯度地區(qū)(50°～65°)的夏季，當(dāng)太陽在地平線以下6°～12°時，即低層大氣在地球陰影內(nèi)，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。夜光云又被稱為極地中氣層云，當(dāng)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，主要類型有面紗型、條帶型、波浪型和漩渦型。根據(jù)維基百科的介紹，夜光云是一種高空云，這種云極其稀薄暗淡，白天無法見到，只有當(dāng)太陽在地平線以下剛剛?cè)胍苟炜諞]有完全黑暗的時候，才顯露出來。

夜光云不一定只在夜間出現(xiàn)，在氣象條件符合時，在凌晨或者黃昏時更容易出現(xiàn)。這是因為，夜光云出現(xiàn)在黃昏太陽降落或者凌晨太陽升起時，太陽與地平線夾角在6°～15°之間，時候太早會因為其太薄而看不見，而太遲了它也會落到地球的陰影之中去。

緯度太高的地區(qū)在夏季處于極晝，因為夜空太明亮夜光云是不易被發(fā)現(xiàn)的。合適的觀賞地區(qū)是緯度50°～55°之間的地區(qū)。歐洲北部和加拿大多數(shù)大城市都在這個區(qū)間之內(nèi)，中國最北部的大興安嶺恰好也處于這個區(qū)間，緯度最高的漠河（北緯53°線）在夏季多次出現(xiàn)夜光云。

大氣層按高度分為對流層、平流層、中間層、熱層和逃逸層，國外相關(guān)學(xué)者認(rèn)為夜光云是一種形成于高緯度地區(qū)大氣層中間層的云，距離地表82～102公里的大氣空間邊緣部位。氣象學(xué)按云的外形特征、結(jié)構(gòu)特點和云底高度將云分為低云、中云、高云三族，均在大氣對流層。在漠河所觀測到的夜光云是在大氣層的對流層，為高云族中的卷云，距地面高度為6公里左右（或更高一些），這也許是漠河所處緯度相對較低的原故，或是上天對漠河的特殊照顧吧。

1883年，人類第一次觀測到這種夜間發(fā)光的云，以后，夜光云的出現(xiàn)越來越頻繁，近幾年來，出現(xiàn)的緯度也越來越低，與以往相比，時間更長，越來越明亮，但是為什么會出現(xiàn)夜光云一直是個不解之謎。夜光云的成因科學(xué)界還有爭議，最主流的理論認(rèn)為它主要是由極細(xì)的冰晶構(gòu)成，這個經(jīng)驗理論在對流層同樣成立。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，可以利用火箭和衛(wèi)星對夜光云進(jìn)行探測，大氣物理學(xué)家研究表明，南北兩個半球的夜光云有很大的不同，北極上空的夜光云看上去比南極上空的夜光云更亮一些，出現(xiàn)的高度更低一些。但形成夜光云都需要三個條件：低溫、水蒸汽和塵粒，只有在較低的溫度下，空氣中的水蒸汽才能凝結(jié)成極小的冰晶，這類冰晶顆粒的半徑一般為0.05～0.5微米，當(dāng)?shù)仄骄€下的太陽光反射到這些微粒上，就會出現(xiàn)用肉眼可以觀察到的云霞。

夜光云和彩霞的形成有相似之處，都是云層被日光散射作用的結(jié)果，如同放映電影，通過放映機(jī)把畫面投影到銀幕上。而我們常見的暈、華等，則是日光或月光通過薄的透光卷層云中的冰晶時發(fā)生折射和反射，在太陽或月亮周圍形成光環(huán)。

2014年7月5日和6日，攝影師陳德成在中國最北的漠河拍到完美的夜光云神奇天象，引起人們廣泛關(guān)注，此后幾年間，在漠河發(fā)現(xiàn)夜光云次數(shù)越來越多。2020年6月9日1時10分（以下均為北京時）、6月14日22時30分、6月16日0時8分漠河均出現(xiàn)了夜光云。

氣象工作者對漠河出現(xiàn)的夜光云進(jìn)行了跟蹤觀測。夜光云的云體是一種普通的卷云，有的獨自生成，有的由其它云層演變而來，夜光云除卷云做為主云體外，有時還伴有少量中云族的透光高積云，一些零散的卷云（密卷云）也可以形成夜光云，但由于云體小亮度低不易觀測到。夜光云在晴好天氣和少云天氣條件下都可能出現(xiàn)，特別是在夏至前后出現(xiàn)的機(jī)率更高，有時會連續(xù)幾天出現(xiàn)。

在夏季，日落時間晚，日出時間早，由于曙暮光持續(xù)的時間在赤道最短，隨緯度增加而增加，因此，夜光云在前夜出現(xiàn)晚，一般在22時以后，在后夜出現(xiàn)則早，一般在02時之前。從夜光云出現(xiàn)的初始和持續(xù)時間來看，夜光云不僅在深曙暮期間出現(xiàn)，在夏至前后幾日可以在午夜出現(xiàn)，這是因為高緯度地區(qū)暮光和曙光間隔時間短，太陽還處在與地平線夾角6°～15°之間。

在漠河出現(xiàn)的夜光云穩(wěn)定少動，因云層較薄，水汽含量小，不會產(chǎn)生降水，既利于云層散射太陽光，又利于觀賞。夜光云云體具有明顯的紋理結(jié)構(gòu)特征，看上去顯得細(xì)膩、柔美，在夜空中有一種蒙朧感。顏色多為銀白色、銀灰色，像似月夜下的興安雪原，有的又呈淡藍(lán)色，泛著藍(lán)莓般的光澤，多數(shù)夜光云的云底都有類似橘紅色的朝霞或晚霞，這正說明太陽剛剛落下或正在升起。夜光云的亮度有明有暗，從整體上看像似一幅山水水墨畫，異常明亮?xí)r，將漸黑夜空映襯得清晰可見。夜光云的明亮部分有的布滿整個云層，有的不到云體的一半，其形狀有的像似大海層層起伏的波濤，極為壯觀，有的像似幔狀輕紗，在寧靜的夜空中自由飄動，有的呈橫向排列分布，像似一排排冰晶玉潔的白樺林。

夜光云出現(xiàn)在高緯度地區(qū)，又位于正北方，由于人們?nèi)狈ο嚓P(guān)天文知識的了解和認(rèn)知，許多人誤以為夜光云就是北極光。需要指出的是，雖然二者都出現(xiàn)在高緯度地區(qū)、都是在夜晚晴好天氣、無風(fēng)或微風(fēng)及能見度極好的天氣條件下出現(xiàn)，但夜光云與北極光有很大不同，一是形成的原因不同，極光是太陽風(fēng)強(qiáng)烈暴發(fā)，受地球磁場影響并與高層大氣中氣體原子和分子相撞擊形成的，而夜光云是云中的冰晶顆粒受太陽光散射形成的，它的發(fā)光體是云；二是出現(xiàn)空間不同，極光出現(xiàn)在高層的無云大氣中，有廣闊的空間，夜光云只出現(xiàn)在大氣中低層，必須有合適的云層存在；三是形態(tài)與動態(tài)不同，極光有多種形狀，變幻莫測，夜光云相對靜止穩(wěn)定，形狀隨云層而定；四是顏色不同，極光絢麗多彩，以綠色最為常見，紅色、白色和藍(lán)色也會時常出現(xiàn)，夜光云只有淡藍(lán)色或銀灰色；五是出現(xiàn)時間不同，極光一年四季都可以出現(xiàn)，且出現(xiàn)時間不固定，甚至十幾年都很難見到，夜光云只出現(xiàn)在夏季，主要以6月份為主，并且每年都會出現(xiàn)；六是拍攝取像不同，拍攝極光需要專業(yè)的攝像機(jī)，普通相機(jī)是拍不到極光的，而亮度強(qiáng)的夜光云用普通相機(jī)和手機(jī)就能拍攝到。

盡管追逐北極光是眾多旅行者的終極目標(biāo)，但極光可遇不可求，在太陽風(fēng)暴平靜時很難出現(xiàn)，而在太陽活動極小周期年夜光云卻頻頻出現(xiàn)，并在夏季成為“常態(tài)化”。夜光云的出現(xiàn)為北極漠河又增添了一個神奇天象，在一個清涼的初夏之夜，觀賞到罕見的夜光云也是極為幸運(yùn)的。夜光云是大自然一個美麗杰作，如果北極光與夜光云能夠同場相映漠河，那將是一次最美麗的相遇。