图鉴——多彩的天空
2018/5/2 23:40:51 中国科学院大学学生会

     在很多人眼里，天空是蔚蓝的，天空之上的太空是漆黑的。

     天为什么是蓝色的？因为空气的分子对光进行散射，蓝色的光比较容易散射，进到我们眼睛里让我们看到的是蓝色天空。太空不发光、不反光，看上去是黑色的。

    

     蓝色的天空，黑色的太空，没有严格分界

     我们平时说的天空，漂浮着白云，发生着风雨雷电，可以说多姿多彩。其高度大多指的是地面向上10公里以内。空气越往上越稀薄，与太空没有严格的分界。一般人为定义100公里高为太空起始。

    

     蓝色的天空、白色的云、红色的霞

     天空中其实一直发生着绚丽的、五彩缤纷的光，不过很多被太阳光遮掩，没有被我们注意。

     霞光我们当然都熟悉了，它是日出或日落前后、太阳方向大气中悬浮颗粒物(尘埃、冰晶、水滴等杂质)对阳光的折射、散射和选择性吸收形成的。

    

     日出或日落前后灿烂的霞光

     太阳周围一圈模糊并且带有色彩的太阳晕也是低空现象，是阳光经过卷层云时受到冰晶的折射或反射而形成的。同理月晕。

    

     太阳晕

    

     月晕

     雨后空气中的水滴折射及反射太阳光，就有了彩虹。

    

     彩虹

     在地震发生时，受震动波及的区域上空有可能出现“地光”(也叫地震光)，其原因并无定论；它的高度很低，接近地面；红、紫、白、黄、绿、蓝白色都有。

    

     地震时可能会出现地光

     极光是宇宙来的高能粒子进入极区高层大气与大气粒子作用产生的发光现象，大多数极光出现在南北极附近的90-130公里高度处。

    

     从地面看的极光

    

     从太空中向下看的极光

     “斯蒂夫”STEVE是最近两年提出的一个新概念，是一种紫色或绿色的光带，一开始被识别为极光，但科学家认为它有自己的一些特征。“斯蒂夫”比极光的纬度低，一般是东西向延展的窄带。

    

     “斯蒂夫”STEVE

     气辉出现在大约100-160公里高，是大气某些成分受太阳光照射后在光化学过程中所放射的微弱光辉。从太空中看它就像地球的一个发光的圈层，像是给地球“描了个边”。

    

     地球有个发光的“轮廓”也就是气辉

    

     气辉是远处的轮廓，极光是中间很亮的绿色光带

     闪电也是我们熟悉的，明亮，狰狞，转瞬即逝。

    

     闪电

     在高空也有一些放电现象，也为天空增加明亮的色彩。下图是一些放电现象和它们的高度(右侧为高度公里)。

    

     一些放电现象和它们的高度(右侧为高度公里)

     其中，红色精灵，是伴随着雷雨所产生的高空大气放电现象，通常发生在雷雨云云层顶向上离地面约30到90公里的高空，上半部是红色，底部则渐渐转变为蓝色，宽度约在5到10公里内，可持续约10到100毫秒，如同闪电般转瞬即逝。另外还有“淘气精灵”，也是发生在云对地闪电之后的红色的放电，但发光的时间更短，通常只持续千分之一秒。

    

     红色精灵

     而蓝色喷流的高度较低，大概是40-50公里高度，通常呈细锥形，比红色精灵要亮，其蓝色可能是来自氮气分子的发射光谱。

    

     蓝色喷流

     巨型喷流与蓝色喷流类似，但是巨型喷流可由发展旺盛的雷暴云顶部一直延伸到大约70-90km的高度，直达电离层下部，是发生于雷暴云顶和电离层之间的快速放电事件。

    

     巨型喷流

     来源：中国科学院国家空间科学中心

     转载自公众号《中科院之声》

    

     中国科学院大学学生会 出品

     责编 | 霍普

    

    

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