天空中的“奇幻”秀

占明錦

蔚藍的天空就像一個巨大的舞臺，太陽、月亮是永恒的主角，云則是兢兢業業的配角，每天上演著精彩的“奇幻”秀。

一場精彩的秀中主角固然重要，但好的配角也必不可少。很多出彩的配角甚至能搶走主角的風頭呢。我們現在來盤點一下，天空“奇幻”秀中的那些奇云吧！

大氣物理視閾下的“云”

從大氣物理學上來講，云是指停留在空中的水滴或冰晶膠體的集合，它是地球上水循環的結果。太陽照在地球表面，水蒸發成水蒸氣。一旦水汽過飽和，水分子會聚集在空氣中的微塵（凝結核）周圍。由此產生水滴或冰晶將陽光散射到各個方向，這就產生了云的外觀。

云因為反射和散射所有波段的電磁波，所以顏色呈灰度色。云層較薄時呈白色，云層太濃厚連陽光都無法穿透時，它們呈灰色或黑色。除了地球外，其他星球也有云甚至閃電。但外星云的主要成分未必是水。例如，金星上空就布滿了硫酸云。

由于大氣變幻莫測的運動，再加上峰巒起伏的地形，甚至加上一些人類的活動（主要是高空飛行），使得云呈現千變萬化的外形。

云的分類

科學上云的分類最早是由法國博物學家讓·巴蒂斯特·拉馬克（Jean-Baptiste Lamarck）于1801年提出。但最早將云分類的，卻是由有著“氣象之父”之稱的英國科學家盧克·霍華德（Luke Howard）于1803年所創議。

1929年國際氣象組織以盧克·霍華德制定的分類法為基礎，按云的形狀、組成、形成原因等將云分為四族十屬。目前中國云圖上的分類，按照云的底部距地面的高度將云分為低、中、高三級，再按云的宏觀特征、物理結構、成因等將云劃分成十屬二十九類。

火燒云

火燒云是日出或日落時出現的赤色云霞。它出現時整個天空都染得紅彤彤的，仿佛它是天地間唯一的色彩。

為什么會出現火燒云？太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光混合而成，不同顏色光的波長不一樣，紅色光波最長，橙色光波次之，紫色最短。空氣里飄浮著無數細小的灰塵、水滴和一些大分子，它們都能將太陽的各色光線分散開來，這叫散射作用。

太陽光中紫色、藍色的波長越短的光波越容易被散射;像紅色、橙色波長越長的光波越不容易被散射。早晨或傍晚的陽光是斜射的，它通過空氣層的路程較長，因散射削弱得很厲害，最多的是紫色光，最少的是紅色或橙色光。這些減弱后的彩色陽光照射云層后，就形成了鮮艷奪目的火燒云。火燒云除了美麗之外，還可以預測天氣哦。民間流傳的諺語“早燒不出門，晚燒行千里”，就是說火燒云出現在早晨，天氣可能會變壞;出現在傍晚第二天準是個好天氣。

雨幡洞云

雨幡洞云又叫穿洞云，當云層中的部分水滴凍結成冰晶體，從云層中降落，在云中形成一個直徑約數百米的云洞便叫雨幡洞云。

雨幡洞云狀如科幻大片《獨立日》中外星飛船入侵地球時的場景，且其形成原因數十年得不到解釋。這些天空中神秘的裂口成為業余天文愛好者、飛碟愛好者、氣象科學家們無比著迷的研究對象。

這種詭異奇幻的場景是如何形成的？ 2010年6月18日《每日郵報》的報道，給出了雨幡洞云奇觀的合理解釋：當螺旋槳飛機或噴氣式飛機從合適的大氣狀況下穿過。它們會令液態水珠凝結，立即如雪花般紛紛落下，形成一個圓形裂口。研究表明，某些特定高度的高空云層中包含了冰晶體和低于0℃卻仍處于液態的過冷水滴。如果有物體（飛機）迅速穿過這樣的云層時，會使過冷水滴迅速冷卻下落變成雪花，在云層中形成一個圓洞，雨幡洞云就出現啦！

據美國國家大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）研究發現：當飛機升高進入這種云層時，推進器或機翼周圍空氣產生的向后作用力會引起空氣膨脹。這種膨脹可以冷卻穿洞云的圓形部分，直至許多水滴結冰形成冰晶，隨著冰晶增多并向外擴散，常常形成一種緊湊、約持續半小時的暴風雪，而云層中間則有一個圓形裂口。研究表明，只要云層溫度夠低并出現適時的擾動（飛機）就能再現雨幡洞云的奇景。

沒想到雨幡洞云這一自然界奇幻場景，竟是人類和自然共同作用的結果。相信不久科學家就能人工再現這一奇跡，為生活增添更多色彩。

帽子云

帽子云是自然界的一個奇異現象，其云彩外形像一頂頂造型奇特的帽子。這些潔白、巨大、飄逸的帽子占據了整個天空，好像為主角準備好的精美服飾。

當穩定的氣流上升、越過高山時，云層便出現冷卻過程，會形成類似帽子的奇特形狀。實際上帽狀云是由迅猛的上升運動所致，并不完全取決于地形，如快速擴張的雷雨云砧、火山噴發甚至核爆炸中都會形成帽子云。每一種情況下，一些物質都會將溫濕氣體快速向上推動，致使上方氣流處于混亂狀態。一旦溫度降至足以形成云的程度，就能看到帽子云了。

雖然帽子云多由地形迅速抬高造成，但其他劇烈地抬升運動也能形成帽子云。如2009年6月12日，日本東北部千島群島的薩里切夫火山噴發時就形成了一個帽狀云，非常奇幻美麗。

滾軸云

滾軸云是向下氣流中一種水平管狀云，一般在大型山脈頂部的下風方向形成，大型滾軸云能綿延數千米，十分壯觀。滾軸云看起來很平靜，但實際上非常危險，其內部有劇烈的上升下沉運動。科學家曾測量到它產生的上升氣流和下沉氣流的速度每分鐘超過了1500米。

當寒冷的快速下沉的氣流襲擊陸地表面時，它所形成的強烈空氣流能夠抵達非常遠的距離。該冷氣流將滑落在熱氣流層下面，然后被暴風的垂直上升氣流抽吸起來，之后滾軸云將冷凝熱氣流中的蒸汽形成云層，擴展開來就形成滾軸云。最終滾軸云將與暴風的主體云層相脫離，形成獨立的類似軸承的獨立云團。

積雨云

積雨云也叫雷暴云，由積云演變而來，云底高度為400～1000米，但云頂可高達對流層頂（8000～12000米），整個云體龐大如高山一般。積雨云誕生過程中在大氣電場及溫差起電效應、破碎起電效應的作用下，會在云與云之間或云與地之間發生放電（閃電）。積雨云通常伴隨著傾盆大雨、電閃雷鳴。那一刻，它是天地間唯一的主角。

積雨云是在強烈垂直對流過程中形成的云，它幾乎總會帶來強降水，包括雷電、陣性降水、陣性大風、冰雹等天氣現象，有時也伴有龍卷風，在特殊地區甚至產生強烈的外旋氣流乃至下擊暴流（一種極端危險的對流，對飛機影響很大，會造成機毀人亡，是民航和空軍極力避免的災害性天氣之一）。

云其實一直與人類的日常生活息息相關。從氣候上說，云白天能夠反射太陽光線降低地表溫度;夜晚則像一個厚毯子，吸收地面的長波輻射提高地表溫度。云讓地球上白天不會太熱，夜晚不會太冷，而地球日夜溫差大將不適合生物生存。

從氣象角度看，云能預測天氣。我國民間很早就認識到，可以觀云來測天氣。早在1803年，英國博物學家盧克·霍華德提出了著名的云的分類法，將云分為積云、層云和卷云。這三類云加上高度和降雨等變量，就產生了云的十種基本類型。

目前，根據這些云相，我們已掌握了較可靠的預測未來12個小時天氣變化的經驗。如絨毛狀的積云，若分布地非常分散，可預測是個好天氣;若云塊擴大或有新的發展，則預示著暴雨將至等。

積雨云形成三要素

大量的不穩定能量。產生對流天氣，先要大氣層結構不穩定。儲存有大量不穩定能量的大氣，一旦受到足夠的沖擊力，不穩定能量就會釋放，變為空氣上升運動的動能;

充足的水汽。充沛的水汽是其形成的必要條件，如果沒有充沛的水汽，即使發生了對流，也不可能產生高大的積雨云。所以它多出現在水汽充沛的時間或地區;

足夠的沖擊力。它的形成還需要有足以使空氣上升，到達自由對流高度以上的沖擊力，這樣釋放出不穩定能量，上升氣流才能迅猛發展形成積雨云。