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。常呈淡藍(lán)色或銀灰色，是夜光云中的冰晶顆粒散射太陽(yáng)光的結(jié)果，這類(lèi)冰晶顆粒的半徑一般為0.05～0.5微米。夜光云多出現(xiàn)于70～90千米的高空，云層厚度一般不足2千米，云面積可達(dá)300萬(wàn)平方千米。只有當(dāng)太陽(yáng)在地平線(xiàn)以下6°～12°時(shí)，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(shí)，才能用肉眼直接觀察到。

 形態(tài)特征

夜光云又被稱(chēng)為極地中氣層云(Polar Mesospheric Clouds，PMCs)，當(dāng)它們從外層空間被看見(jiàn)，就被稱(chēng)為“夜耀云”(night-shining clouds);從地球上看見(jiàn)，就稱(chēng)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(duì)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85千米左右，位置非常之高。

夜光云看起來(lái)有點(diǎn)像卷云，但比它薄得多，而且顏色為明亮的銀白色或藍(lán)色，出現(xiàn)在日落后太陽(yáng)與地平線(xiàn)夾角在6～16度之間的時(shí)候。因?yàn)闀r(shí)間太早會(huì)因?yàn)橐构庠铺∪醵床灰?jiàn)，而時(shí)間太晚它又會(huì)沉到地球的陰影之中去。

出現(xiàn)條件

一般認(rèn)為，要形成夜光云一般都需要有三個(gè)條件：低溫、水蒸汽和塵埃，這樣水蒸汽才能凝結(jié)成極小的冰晶。

夜光云是一種形成于中間層的云，距地面的高度一般在80km左右。這種罕見(jiàn)的云只有在高緯度地區(qū)(50-65)的夏季才能看見(jiàn)。

現(xiàn)象成因

夜光云的成因科學(xué)界還有爭(zhēng)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(gè)經(jīng)驗(yàn)理論只在對(duì)流層成立。

對(duì)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(diǎn)是上熱下冷，故垂直方向上的對(duì)流很少而主要是水平方向上的大氣運(yùn)動(dòng)(所以客機(jī)飛行一般選擇在平流層中)，這樣實(shí)際上中間層的溫度是很高而不是很低了。 科學(xué)家們認(rèn)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(dǎo)致了低層大氣向上的動(dòng)量傳遞。這樣那些在向東方向上具有很強(qiáng)相速度的重力波將向東的動(dòng)量傳遞給了高層的大氣。

向東方向的流動(dòng)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(dòng)(要說(shuō)明是，高層大氣的水氣不一定直接來(lái)至地面，有可能是由于甲烷的光分解形成的)。因?yàn)橹挥邢募緯r(shí)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(fēng)方向相反，因而東向的動(dòng)量不能傳入中間層)，這樣，處于夏季的半球的中間層溫會(huì)因動(dòng)量的流失而降低(相應(yīng)地冬季半球的中間層溫度會(huì)升高)，從而導(dǎo)致了中間層的降溫現(xiàn)象(130 k)。實(shí)際上，在整個(gè)極地地區(qū)的夏天，衛(wèi)星能夠觀察到大片的中間層云團(tuán)，但是緯度太高的地區(qū)在夏季處于極晝，因而夜光云是不易被發(fā)現(xiàn)的。在這種條件下，夜光云就只能在夏季的某些高緯度地區(qū)被觀察到了。

還有人認(rèn)為它們是火山的噴發(fā)物或成群結(jié)隊(duì)的大氣塵埃，因?yàn)橹挥兴鼈冇锌赡茱w那么高。而美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家邁克爾·史蒂文斯(Dr. Michael H. Stevens)則認(rèn)為，夜光云可能跟航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的火箭煙塵有關(guān)。

現(xiàn)象研究

在1883年印度尼西亞喀拉喀托火山爆發(fā)兩年后，人類(lèi)第一次觀測(cè)到這種夜間發(fā)光的云，以后，夜光云的出現(xiàn)越來(lái)越頻繁。美國(guó)弗吉尼亞州漢普頓大學(xué)的一位大氣物理學(xué)家吉姆·拉塞爾表示，與以往相比，現(xiàn)在，它們出現(xiàn)得更為頻繁，時(shí)間更長(zhǎng)，緯度也更低。

但是為什么會(huì)出現(xiàn)夜光云一直是個(gè)不解之謎。有數(shù)顆衛(wèi)星已經(jīng)觀測(cè)到過(guò)夜光云，但還沒(méi)有一次專(zhuān)門(mén)研究它們的太空行動(dòng)。 中層大氣高空冰探測(cè)衛(wèi)星從美國(guó)加州范登堡空軍基地發(fā)射升空不久后，開(kāi)始解答這些問(wèn)題。一架?chē)姎馐斤w機(jī)將帶著它飛越太平洋到達(dá)12千米的高度，并在那兒放開(kāi)飛船。然后，中層大氣高空冰探測(cè)衛(wèi)星將點(diǎn)燃引擎，最終進(jìn)入地球上空大約600千米處的一條極軌道。

中層大氣高空冰探測(cè)衛(wèi)星將研究北極和南極上空的夜光云。拉塞爾表示，南北兩個(gè)半球的夜光云之間有著很大的不同。北極上空的夜光云看上去比南極上空的要亮一點(diǎn)，出現(xiàn)的高度更低。但在這兩個(gè)地方，要形成夜光云都需要三個(gè)條件：低溫、水蒸汽和塵粒，這樣水蒸汽才能凝結(jié)成極小的冰晶。

中層大氣高空冰探測(cè)衛(wèi)星攜帶的三套科學(xué)儀器就是為了從不同角度仔細(xì)查看夜光云。構(gòu)成夜光云的冰晶直徑一般為50納米，陽(yáng)光反射在這些微粒上，使其只有當(dāng)天空其余部分暗下來(lái)的黎明或黃昏時(shí)分才能被看見(jiàn)。拉塞爾表示，這種效果就好像在太陽(yáng)部分落下后看一架在高空中飛行的飛機(jī)反射陽(yáng)光一樣。這些云也會(huì)起伏波動(dòng)，發(fā)出微光。拉塞爾說(shuō)：“它們相當(dāng)亮，似銀一般閃亮的藍(lán)色，還閃閃發(fā)光。他們捕捉到了這一景象。”

高緯度地區(qū)的天空觀測(cè)者對(duì)夜光云的高峰季節(jié)進(jìn)行了追蹤—在北半球從5月15日到8月20日，其中活動(dòng)最頻繁的是7月初。來(lái)自中層大氣高空冰探測(cè)衛(wèi)星的結(jié)果可能最終弄清夜光云形成的確切條件，尤其是不斷增多的溫室效應(yīng)氣體是否會(huì)促成夜光云更頻繁地出現(xiàn)。

博爾德(Boulder)科羅拉多大學(xué)中層大氣高空冰探測(cè)計(jì)劃的一位聯(lián)合調(diào)查員科拉·蘭德?tīng)柋硎?，越?lái)越多的溫室效應(yīng)氣體，如二氧化碳，使得低海拔地區(qū)的氣候變暖，而形成夜光云的高海拔地區(qū)的氣溫則會(huì)下降。另外，高含量的溫室效應(yīng)氣體甲烷實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致在高海拔地區(qū)形成更多的水蒸汽。蘭德?tīng)柦忉專(zhuān)@樣看來(lái)，低溫和更多水蒸汽的存在可能導(dǎo)致多數(shù)夜光云更為頻繁地形成。她說(shuō)：“問(wèn)題是，究竟是什么綜合因素導(dǎo)致夜光云更為頻繁地出現(xiàn)，變得更亮。”

研究?jī)r(jià)值

夜光云存在的時(shí)間從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)。強(qiáng)夜光云的亮度相當(dāng)于國(guó)際二級(jí)極光亮度;弱夜光云一般用肉眼看不見(jiàn)，只有用紫外或紅外光學(xué)儀器觀察。

關(guān)于夜光云的信息，主要來(lái)自火箭和衛(wèi)星的探測(cè)。對(duì)夜光云的研究，可揭示中間層頂?shù)拇髿饨Y(jié)構(gòu)、大氣波動(dòng)和化學(xué)過(guò)程等的規(guī)律。