夜光云浮动之夜

原文：Bob King

翻译：胡梦颖

校译：牧夫天文校对组

美编：王灵毓

后台：库特莉亚夫卡 李子琦

原文链接：https://skyandtelescope.org/observing/nights-of-noctilucent-clouds/

夏日的晨昏之际，偶尔会伴有夜光云像波浪浮动，如同幽灵。近年来，夜光云发生愈加频繁，也许是因为全球变暖。

“那一抹浓烈的蓝绿，虽然我未曾目击过夜光云，但一看见，我就知道那就是了。” 图为黛布拉·塞拉沃罗 （Debra Ceravolo ）于6月2日拍摄的夜光云，拍摄地点为不列颠哥伦比亚的奥索尤斯。

图源：黛布拉·塞拉沃罗

入夜后，当我们带上望远镜外出，云通常不是所寻找的目标，但当碰见夜光云的时候，大多数人都会为一睹它的神秘面容而抬起头。名副其实，夜光云就是在“夜里发光”的云——它在北边的天空中招展，呈带状铁青色，涟漪般起起伏伏，像是植物的藤蔓一样。此时已经日落许久，其他的云都暗淡了。虽然近年发生频率增加，但夜光云还是比较罕见的现象。

夜光云是地球上云的种类中形成位置最高，且最为神秘的。它们在大约82千米高空的大气层的中间层形成。中间层在平流层之上，非常寒冷。夜光云在日落后或日出前1-2小时出现。因为海拔如此之高，所以夜光云即使在暮色中还能够挽留太阳的光辉。

夜光云也是季节性的，在北半球的5月底到8月中旬出现，在夏至日时达到巅峰。相对而言，南半球的夜光云出现在11月到2月。在南北纬50-70度更易于观察，但是近年来，在北半球更为靠近赤道的地方也有观测记录，比如堪萨斯州（39.01°N)，科罗拉多州(39.55°N)，甚至加利福利亚州的洛杉矶（34.05°N）。

当水蒸气凝结在尘埃、盐，以及其他对流层的小颗粒上，就会形成常见的云。夜光云则是起源于大气上方的中间层流星“烟尘”的水蒸气凝结。

图源：NASA

起源于流星

卷云是常见云中最高的，在对流层最上方，大约6千米高空处形成。水蒸气凝结在尘埃、盐、煤烟以及其他气溶胶（例如人造污染物）上，形成小冰晶。而夜光云，并非来自于地球表面。水蒸气从低海拔的大气中飘荡上升——大气重力波助它一臂之力——并且在流星留下的“烟尘”上凝结成小冰晶。这些烟尘来自于流星在大气中划过留下的残渣。因火山喷发而被带到高空的含硫火山烟，也可能是夜光云凝结核的第二个来源。

围绕着北河三（Pollux）和北河二（Castor）的，缥缈的蓝色夜光云。拍摄于6月9日晚上10点20分（当地日落后1小时20分钟），德卢斯，明尼苏达州。

图源：汤姆·尼尔森（Tom Nelson）

听起来很违反直觉的是，观察夜光云最好的时机是夏至日附近的几周，因为中间层届时温度最低。只要有一点点水蒸气攀升到那个高度，稀薄的空气就会饱和，这是十分理想的云凝结的环境。

今年5月17日 ，NASA的中层大气高空冰探测（AIM）卫星于北冰洋上空记录了第一次夜光云现象，是有夜光云观察记录以来，在一年中出现时间第二早的。

图源：NASA / HU / VT / CU-LASP / AIM / Joy Ng

何时何地观察

在北欧和加拿大，夜光云可以在北边夜空中覆盖广大的带状天区，但如果在中纬度地区，比如美国，你会需要一个朝北的开阔地平线视野去观察它们。如果在北纬45°N的哈尔滨，每年夏天会出现一至两次。夜光云可能会出现得更为频繁，但是每天凌晨4点起床观察太难了，上半夜会容易一些！

要注意的是卷云经常COSPLAY夜光云。图中所示卷云会在更高的角度出现，略带粉色；而夜光云则呈蓝色，拥抱着北纬49°-50°以南的地平线。

图源：鲍勃·金

夜光云经常出现在北边天空的低地平处，高度角约20-25°，大致与星星一同出现。在中纬度地区，最佳观测时间为晚上9:30-11:00。我会在10点-11点之间保持警惕，经常看见云在西北方到北方低空晃悠，伴随着御夫座的五车二（Capella），以及双子座的北河二和北河三。

夜光云并不总是大规模地形成明显的云层，有时它们微薄如同蓝色的幽灵（图中右边）。本图拍摄于6月13日晚上10:35。注意前面的卷云已经暗淡了而夜光云还在反射太阳的光。五车二在左上角。拍摄参数：焦距35mm，光圈f3.2，ISO 800，曝光时长6秒。

图源：鲍勃·金

夜光云有时候看起来像涟漪，藕断丝连，层层叠叠，但最惹人瞩目的是它们超凡脱俗的蓝色光辉。这个颜色来自于臭氧层的影响，臭氧层会吸收云朵反射的红色和橘色的光，从而将云朵染成了蓝色。

明亮的夜光云，摄于克拉科夫，波兰。

图源：拉多斯劳·棕伯（ Radoslaw Ziomber） / CC BY-SA 4.0

带着相机来记录这缥缈极致的美丽，顺便确认一下你看到的是夜光云而不是卷云吧，它们真的太相似了。我从6月9日至16日每晚都外出确认，已经看见了三次夜光云了。6月9日的夜光云明亮又显著，而另外两次就较为微弱了。

巨大范围的夜光云，摄于6月3日-4日夜晚，埃德蒙顿，阿尔伯塔。

图源：迈克·扎尔克（Mark Zalcik）

与全球变暖的关系？

夜光云于1885年第一次被注意到，此后，夜光云也只有在极北的区域才能被观测到。但近期，地面观测和卫星观测都表明夜光云发生更为频繁，而且发生区域也逐渐扩散到中纬度地区。一些学者认为这是由于全球变暖，因为更多的二氧化碳和甲烷进入了大气层。

甲烷很容易进入上层大气，并且与氢氧离子（-OH）结合，生成了更多水蒸气。更多的水蒸气意味着更多可凝结为夜光云的原料。二氧化碳虽然会加热低空大气，但是在中间层则造成了相反的效应，释放红外辐射，导致温度降低。

Aura卫星上的微波临边探测表明中间层的气温于5月1日到6月3日稳步降低（左图），而水蒸气含量升高了（右图）。

图源：NASA

“夜光云对温度和水蒸气含量非常敏感，并且它们喜欢寒冷潮湿的环境，”琳·哈维（ Lynn Harvey）在一封邮件中写道，她是大气及太空物理实验室的科学家，“每上升一度都能对某一高度可观测到的云量造成很大的影响。”

太阳的活动周期对夜光云形成也有影响。来自太阳的紫外线会在太阳极大期加热地球的外部大气层，而在太阳极小期的紫外线减少则会导致大气降温。哈维认为现在太阳处在极小期也对中间层去年和今年的极低温有影响。降温和湿度增加也许就是夜光云发生更早、更频繁的原因。

今夜夜空晴朗吗？留心观察这些暮光中出现的精灵吧，它们也许在太空边缘徘徊着，在地球边缘飘荡着，又或许还在等待一个时机出现。

『天文时刻』 牧夫出品

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