最近，云彩观测者们获得了破纪录的景象，看到了天空中最罕见的云。令人惊叹的波浪状蓝色云彩正在大气层最高处在欧洲和美国上空形成。这些云通常只在两极附近才能看到，但今年夏天将是多年来观测的最佳季节——它们已经出现在有记录以来最低的纬度。
这些云被称为“夜光云”或“夜光云”，因为我们只能在黄昏和黎明时看到它们。它们形成在大气层极高处，在大约 50 英里（约 80 公里）的大气层顶部，一个叫做中层（mesosphere）的区域。这个高度大约是我们通常看到的最 G云，即卷云（cirrus clouds）的四倍高。
由于这部分大气层空气非常稀薄，水必须比 32°F（0°C）低得多才能结冰——事实上是零下 184°F（零下 120°C）。我们只在中层大气层围绕北极或南极在夏季时才会看到如此低的空气温度。
奇怪的是，这意味着大气层中持续阳光照射的部分实际上是大气的最冷点。这是因为在中层，空气从夏季所在的极点流向冬季所在的极点。从较低的大气层升上来的空气取代了它，这些空气膨胀并冷却，导致极低的温度。
夜光云中的水要么从较低的大气层被输送到中层，要么是在中层甲烷分解时形成的，分解是通过吸收太阳的光线。但是，要形成云，它们还需要一些其他种类的颗粒供水凝结。在较低的大气层中，这些通常是来自灰尘、沙子和盐的气溶胶颗粒。
但在中层，这些颗粒的主要来源是来自流星。当这些太空碎片的团块在大气层较高层燃烧时，它们会留下流星尘埃的痕迹。在足够冷的情况下，中层的水可以在这些尘埃上凝结并生长成云。
夜光云非常微弱，只有当大气层的其余部分处于黑暗中时，我们才能看到它们。这种情况发生在太阳低于地平线时，就像一个向上照射的聚光灯，从下方只照亮大气层的较高区域。从这些云上反射出来的光在到达我们眼睛之前会穿过臭氧层。臭氧会吸收红光并允许蓝光通过，这就是为什么这些云呈现出醒目的蓝色。
夜光云还可以显示我们太空边缘的大气流向。在这些云中看到的涟漪来自大气重力波。这些就像海洋表面的波浪，但它们在大气中传播。它们形成于空气吹过山脉或在雷暴中，并可以传播到大气层的最高点。即使中层看起来空气静止不动，但这些波完全主导着气流，我们可以通过夜光云看到这些原本看不见的波。
是什么导致了破纪录的云？
自 2002 年以来，夜光云每年看到的最低纬度一直在逐渐向南移动。而在 2019 年 6 月，当它们出现在洛杉矶附近时，我们看到这些云的最低点再次被打破。这是因为中层异常潮湿，含有的水量比我们通常看到的要多得多。这可能是因为一个巨大的行星波正在将冷空气和湿气输送到北极。
我们正处于太阳活动极小期，这是太阳 11 年周期中活动最少的时期。这意味着太阳发出的紫外线辐射（通常会破坏形成这些云的水分子）强度减弱，因此有更多的水分子能够形成。
人类的排放也可能是一个因素。在过去的 130 年里，我们向大气中释放了越来越多的甲烷，这意味着在中层产生了更多的水分子。这些云曾经对于过去的人类来说是罕见的景象，首次被记录是在 1883 年喀拉喀托火山爆发将大量尘埃喷射到大气层之后。但从那时起，它们就变得越来越常见。
所以下次你在天黑后外出时，抬头看看。你可能会看到天空中最罕见的云。
Jon Perrett 是巴斯大学大气动力学专业的博士候选人。本文最初发表在The Conversation。
