

当你抬头看云时,你看到了什么?一团模糊、一缕飘渺,也许是一团大象形状的集合体。用富有想象力的方式来描述很有趣,但科学家们有一个正式的分类系统,这对于日常的观云者来说也很有用。我们制作了一份云的种类图鉴,这样下次你出门享受户外时光时,就可以运用你 newfound 的天空知识了。
云由什么组成,名字又是什么?
云是由漂浮在地球大气中的水滴或微小冰晶组成的。它们蕴含着关于天气的线索——比如是否会下雨、下雪,甚至更糟——以及空气中正在发生的有趣的物理和化学循环。
“它们是地球上如此令人惊叹的一个特征,仅仅是看看和研究它们就很有趣,”加州大学洛杉矶分校的大气科学家Vanessa Maciel说。云的形状受到大气多种不断变化特性的影响:温度、湿度、风等等。
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就像动物物种一样,气候科学家有一个命名云的系统,分为属,以及更小的种和变种。这些名称是基于它们的形状、外观以及它们在大气中的高度。每一种云属都可以被描述为四种主要形状之一,首次分类于1803年:卷云状(cirro-form)、积云状(cumulo-form)、层云状(strato-form)和雨云状(nimbo-form)。卷云状的云是纤细的飘带;积云状的云是巨大而蓬松的;层云状的云是宽而平的层;而雨云状的云则是典型的灰色雨云。
云的惊人多样性可能会让初学观云者不知所措,但Maciel对从哪里开始提供了建议。“要缩小你看到的云的类型,一个很好的方法是首先尝试估计它是在低层、中层还是高层大气,”她说。

高层云
最高的云是最纤细的:卷云(cirrus)、卷积云(cirrocumulus)和卷层云(cirrostratus)。它们通常形成在20,000英尺以上,通常预示着风或天气的即将变化。在热带地区的某些地区,它们甚至可能预示着飓风的到来。一般来说,空气在地球大气层越高的地方越冷,所以卷云及其同类是由被风拉伸和扩散的冰晶组成的,这赋予了它们纤细、条状的形状。
卷云是最纤细的飘带,而卷积云看起来更像一张薄薄的、有波纹的白色床单。卷层云则是一种更均匀的、透明的面纱。如果你看到太阳周围形成一个明亮的晕,那可能是卷层云。当卷云像肋骨架一样堆叠在一起时,这种变种被称为脊状(vertebratus)。

Maciel最喜欢的云看起来有点像卷云,但实际上却完全不同。珍珠云(Nacreous),也称为珍珠母云或极地平流层冰云,是由非常冷的冰组成的。当太阳落下时,它们会捕捉光线并反射出绚丽的色彩。“这些色彩只在日出和日落时出现,是由阳光与云的冰晶相互作用产生的,这些冰晶比标准冰云的冰晶要小,”Maciel说。“它们也相当罕见,因为它们只出现在高大气层和高纬度地区。”你看到它们的最佳机会是在地球的两极附近。

中层云
在大气的中层,我们开始看到更多的团块:高层云(altostratus)和高积云(altocumulus)。它们存在于6,500到20,000英尺的高度,并且在天气方面讲述着截然不同的故事——高积云通常意味着你将迎来一个愉快的日子,但高层云则预示着长时间的雨雪天气。
高层云呈现为大而平的层,它们不够厚,无法完全遮挡太阳。而高积云则看起来像一大群 Scattered 在天空中的小棉球。你可能以前见过几种不同种类和变种的高层云和高积云,特别是穿孔(cavum)。这种变种是由一块大缺口组成的连续云层。层积(Stratiformis)是高积云的另一种常见类型,高层云看起来像一块斑驳、有脊的床单。同样,如果云层完全遮挡了太阳,它们可能是被称为遮蔽(opacus)的变种。

低层云
许多种类的云从地面附近开始——6,500英尺或以下——并向上延伸到大气层。这些云被称为雨层云(nimbostratus)、层云(stratus)、层积云(stratocumulus)、积云(cumulus)和积雨云(cumulonimbus)。这些云由周围温暖空气中的水滴组成,形成了它们典型的蓬松外观。
雨层云是预示着下雨的阴沉的灰色云。层云也造成阴沉的日子,因为它们在天空中覆盖了一层低矮的、脏兮兮的白色。层积云与高积云有些相似,但它们有更深的阴影,并且不像它们更高层的大气同类那样呈现出明亮的白色。
积云和积雨云是这其中最庞大的。积云是巨大的白色云朵,高高地伸入天空——经典的棉球。而积雨云则令人印象深刻且有点不祥,顶部高而平,预示着雨暴风。
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低层云带来了一些最奇怪和最有趣的变种和特征。这是从云中出现的管状或涡旋状结构,称为管状(tuba)。它们还可以(尽管只是短暂的瞬间)展现出一种看起来像一组完美海浪拍打的特征,称为波状(fluctus)。尽管波状图案看起来好得不真实,但它是流体运动物理学的一个相当普遍的后果。层积云还可以穿上“奶牛装”:也就是说,它们可以在底部长出小小的、看起来像乳房的突起,称为乳房状(mamma)。积云甚至可以戴上帽子,一种被称为幞(pileus)的附属云,它出现在这些巨大的云层顶部。

现在应该注意什么云
今年夏天,你可以期待看到所有晴朗天气下的云,以及一些夏季风暴时出现的更奇怪的云,比如幞云。“夏天通常有晴朗的天空,不像冬天常见的阴天,”Maciel补充道。“但由于夏季高温导致了很多对流,你可以期待看到积云,它们是你标志性的蓬松、亮白色的云。”
云的复杂性与其分类一样,并且它们的变化不仅随着季节而变化,也随着气候而变化。随着地球温度的升高,我们看到的云的种类也可能随之改变。“尽管云无处不在,但我们仍然有很多关于云的知识是未知的,”Maciel说。但现在,看看你能发现多少——并享受我们星球壮丽大气层提供的美景。