![]()
网友在飞机上拍摄的长征六号改运载火箭发射的火箭云,在火箭冲向大气层外的过程中,气温快速下降,外界温度会低至大约零下90摄氏度,高温水蒸气会直接凝华成冰晶。同时,大气压力也会持续降低,导致尾迹羽流快速扩散,形成扁而宽的尾迹形态,形似一只巨大的水母,因此这种形态的火箭云也被称为“太空水母”。图源/虾米有在认真生活
天空的惊喜从不分人造还是天然。
长征六号改运载火箭在太原卫星发射中心发射时,正处在日落后的昏影阶段,火箭尾迹被夕阳照亮,形成壮美的火箭云。
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
网友们的“云彩摄影大赛”请欣赏!
之前,我们也在这篇贴图中介绍了环地平弧,没想到收获了不少喜爱,还意外开启了大家的“云彩摄影大赛”!
![]()
喜马拉雅高海拔区域,这片形似飞鸟舒展彩翼的云主体为荚状云。云体分布着鳞次栉比的条纹,是大气波动形成的波状云结构;云体靠前区域可见散乱破洞与拱抬形态,为湍流作用生成的湍流云特征;云面变幻的鲜亮色彩,则是虹彩云的光学表现。同一云团同时兼具荚状云、波状云、湍流云、虹彩云四类云的特征。《中国国家地理》 2025年11期
那先来看看上图这朵彩虹云,你的第一反应是不是:“这真的不是 AI 生成的吗?”这回,还真不是!
问题来了:云为什么能长成这样?有的自带彩虹滤镜,有的像被揉皱的棉花,还有的仿佛天空不小心打翻了调色盘……
![]()
开尔文-亥姆霍兹波,这是在大气边界层中因垂直风切变超过临界值时形成的特殊云形态,其核心形成机理为上下气层流速差异引发的剪切不稳定性。图源/网络
这些奇云究竟是怎么诞生的?它们与我们日常看到的云彩又有什么不同?今天,就让我们从云的形态出发,看看不同的大气条件和空气运动,如何共同塑造天空中的奇妙景象!
![]()
奇云为什么“奇”?
☁️虹彩云:阳光的衍射魔法
有时候,天空会突然出现一片奇特的彩色云。粉红、绿色、蓝紫色的光晕沿着云朵边缘层层晕开,像是天空不小心打翻了调色盘。
![]()
图源/视觉中国
你是不是也有这样的疑问:云明明是白色的,为什么会出现这么多颜色?
秘密藏在云中微小的水滴和冰晶里。阳光遇到这些粒子时会发生衍射,光波相互叠加又会产生干涉,让白光中的不同颜色呈现出不同分布,形成梦幻般的虹彩。
![]()
光的衍射示意图 图源/网络
不过,想让天空上演这场“调色秀”,条件可不简单。云层需要足够薄,里面的水滴或冰晶粒径还要相对集中,才能形成比较鲜明的虹彩。它常出现在高积云、卷积云等云层中,尤其容易在太阳附近被观察到。
![]()
探索同事在新疆出差的过程中看到的“七彩祥云” 图源/螺蛳
看到这里,你可能会想:这是不是云上的彩虹?
还真不是!彩虹主要由阳光在雨滴中的折射、内部反射和色散形成;虹彩云则主要与微小云粒子引起的衍射和干涉有关。前者通常出现在太阳的对侧,后者则常在太阳附近的薄云中显现。
![]()
![]()
向下滑动查看彩虹的秘密
虹彩云还有一个特别之处:它的色彩往往只出现在天空中的一小片区域,而且对观测条件很挑剔。所以你的角度包括太阳的入射角都非常重要,当你在你家看到“彩虹云”时兴高采烈的叫离你数十里的同学也看时,ta也不一定见得到。
![]()
虹彩云 图源/网络
这也是为什么它这么少见的原因了。
☁️荚状云:地形波塑造的“飞碟云”
你有没有见过这样的景象:几朵云层层叠叠地悬在山脉上空,形状扁圆,边缘光滑,活像科幻电影里的飞碟。
更神奇的是,即使高空狂风呼啸,它们也能长时间保持原来的形状,仿佛被按下了暂停键。难道真有外星飞船造访地球?别急,这其实是一种特殊的云——荚状云。
![]()
快看!飞碟来了!摄于佛得角的福古岛 图源/网络
荚状云通常出现在高海拔山区,它的形成与一种叫“地形波”的大气现象密切相关。当稳定的气流翻越山脉时,会被迫抬升,越过山顶后又下沉,并在山脉背风侧上下起伏,就像水流遇到障碍物后形成了波浪。在合适的条件下,这种波动会形成相对固定的驻波。
荚状云就诞生在这看不见的“空中波浪”上。当空气经过波峰时,会向上运动、膨胀冷却,水汽凝结成云;到了波谷,空气下沉、增温,云滴又逐渐蒸发。于是,一边不断有新云形成,另一边不断有云消散。
![]()
地形波 图源/国际云图集
云在流动,形状却能保持稳定。这正是荚状云看起来像悬停飞碟的秘密。根据形成高度和云的类型不同,荚状云还可分为荚状卷积云、荚状高积云和荚状层积云。当不同高度的荚状云层层叠加时,飞碟的既视感就更强了。
![]()
波状透光高层复云 摄于意大利墨西拿省 图源/国际云图集
☁️糙面云:天空版的“惊涛骇浪”
糙面云看起来,就像把一片汹涌的大海倒扣到了天空。
从地面向上看,它的云底布满起伏不定的波纹,有的平缓,有的突然向下凸出尖角。整片云没有明显的秩序,却又带着一种诡异的整体感,仿佛天空正在经历一场看不见的巨浪。
![]()
糙面云的云底就像汹涌的波浪 摄于澳大利亚肖韦尔公园 图源/国际云图集
它最有意思的地方,是我们看到的“惊涛骇浪”,并不是云体本身在翻滚,而是复杂的大气运动通过云底形态显现了出来。云层中的气流波动以及不同高度上的风场(如风切变)相互作用,会使原本相对平整的云底产生剧烈起伏。至于其中哪一种过程起主导作用,目前仍没有一个简单而统一的答案。
所以,看到糙面云时,不必把它直接理解成“暴风雨来了”。它确实可能出现在复杂天气环境中,但糙面云本身并不是灾害天气的预警信号。
![]()
这是2017年6月2日北京出现的景象:云层正向糙面云转化。图中可以看到,故宫角楼右侧,左右方向上的较大波动和前后方向上的较小波动纹理同时存在。当来自不同方向的波动进一步无序混合叠加,典型的糙面云就诞生了。摄影/郑志 《中国国家地理》 2019年04期
糙面云是最近才被正式分类的云型。多年来一直被拍摄到,但直到2017年,世界气象组织才将它收录进新版《国际云图集》——这也是WMO三十年来首次更新云图集。
![]()
2017年《国际云图》发布12类29个新的云类型
可以说,糙面云得到官方认可,主要归功于喜欢看云拍云的爱好者们。
![]()
那些抬头就能看到的云
把目光从那些罕见的奇云收回来。其实,日常天空中最常见的云,也藏着许多值得观察的细节。
![]()
草原上的积云 摄影/唐志远 《博物》 2025年06期
云的形成,通常始于空气的上升与冷却。
太阳加热地表,地表又将热量传递给近地面的空气。暖湿空气上升后,随着周围气压降低而逐渐膨胀、冷却。当空气冷却到足以达到饱和时,水汽便会在凝结核上凝结成微小水滴,或在适当条件下凝华形成冰晶。大量水滴和冰晶聚集在一起,云便显现出来。
![]()
水汽凝结成云,云产生降水,云是水循环连接蒸发与降水的关键一环。图源/网络
然而,同样是水汽凝结,为什么有些云蓬松饱满,有些细碎如鳞,还有些绵延成片?
☁️鱼鳞云:天上的晴雨表
天上出现鱼鳞般的云,民间谚语立刻分成两派:一派说“鱼鳞天,不雨也风颠”,听着像是风雨要上门;另一派却说“天上鲤鱼斑,晒谷不用翻”。
同样是“鱼鳞”,怎么一会儿报风雨,一会儿报晴好?难道云彩也会“同名不同命”?
![]()
关键就在于:鱼鳞云不是一种云,而是两种云被民间叫成了同一个名字。
第一种是细鱼鳞:云块细小、洁白,像撒在天上的细碎鱼鳞,气象学上叫卷积云。这种云如果大范围出现,往往是“不安分”的信号。
![]()
卷积云的云层很薄,以至于有时候云的颜色看起来不是白色,而是淡蓝色,甚至是透明的。清晨或者傍晚,卷积云块底部通常会泛金黄色。《博物》 2010年10期
它可能出现在高空不稳定大气层的对流中;冷锋到来时,前沿云系里也可能见到它的身影,风雨随后赶到。所以“鱼鳞天,不过三”说的主要是它——看到细鳞云,天气可能用不了三天就要转坏。
![]()
雨前的细鱼鳞是如何形成的 《博物》 2010年10期
第二种是粗鱼鳞:云块大一些,像大块鱼鳞规则排列,也像瓦片铺天,气象学上叫高积云,民间常叫“鲤鱼斑”。
![]()
透光高积云 图源/网络
这种云如果出现在阴雨之后,往往意味着天气要转晴。它常常是稳定高压系统控制下的产物,天气不容易快速变脸,容易持续晴好。于是“天上鲤鱼斑,晒谷不用翻”就有了着落:晒谷人不用忙着翻,太阳多半靠得住。
![]()
高压控制下的粗鱼鳞的形成过程 《博物》 2010年10期
☁️浓积云:夏天的“花椰菜”
如果说高积云是秋天的常客,那浓积云就是夏天的标配。
![]()
像棉花糖一样的积雨云 图源/Gezi_L
夏季午后,地面被太阳晒热,近地面的暖湿空气不断上升。只要大气足够不稳定,这股上升运动就不会轻易停止,云团会越长越高,顶部一层层向外鼓起,最终变成一朵巨大的“花椰菜”。
![]()
浓积云的成长日记 《博物》 2011年11期
浓积云值得注意的地方在于:它是一个“进行时”的云。如果对流继续增强,浓积云会继续向上伸展,演变为体量庞大、厚重浓密的积雨云,带来雷电和降水。
![]()
正在发展的浓积云 图源/网络
看到浓积云,说明大气中正积蓄着不稳定能量。它可能只是午后的一场短暂阵雨,也可能发展成雷暴。换句话说,浓积云是大气的“能量表”,它的大小和形态直接反映了对流活动的强度。
![]()
蘑菇云下的暴雨倾盆 图源/网络
☁️层云:灰蒙蒙的“低空毯子”
和高积云、浓积云那种有“轮廓感”的云不同,层云看起来就是一片灰蒙蒙的、低低地压在头顶的云层,有时候甚至让人分不清到底是云还是雾。
关于层云,可以先记三个关键词:低、平、小水滴。
![]()
波状层云 图源/国际云图集
低说的是它的“身高”,层云属于低云,云底通常在地面到2公里之间;“小水滴”说的是它的组成,层云主要由细小水滴构成;“平”则是它最直观的招牌,云底常常水平铺展,看起来像铺开的一层。
![]()
云的分类 图源/网络
它常见的有两种形成方式。第一种可以叫“夜冷晨抬”:夜里地面散热快,近地面空气跟着变凉,水汽凝结成雾;太阳出来后地面升温,雾被向上抬升,就成了层云。第二种可以叫“暖湿遇冷”:暖湿空气流经较冷的地面或水面,遇冷凝结成平流雾;雾再抬升,也加入层云的行列。
层云较薄,单是层云本身不会下雨,但它往往出现在天气系统稳定、水汽充足的条件下,如果继续增厚,就可能发展为雨层云,带来连绵的降水。层云记录的是空气缓慢、大范围的上升运动——它不激烈,但覆盖面积可以非常广。
![]()
雨层云是一个灰色云层,通常阴暗,呈弥散状,这是由于多数情况下会落至地面的大致连续的降雨或降雪。此云整体很厚,可遮蔽太阳。图源/国际云图集
☁️卷云:高空的“羽毛笔迹”
最后看一种离我们最“远”的普通云。卷云属于高云族,云底高度通常在4500到10000米,有时甚至更高。在这样的高度上,空气温度很低,水汽很少,云由细小且稀疏的冰晶组成。
![]()
勾卷云与层卷云 图源/国际云图集
卷云的外形很有辨识度:一丝丝的纤维状组织,像羽毛、乱丝或马尾,白色有丝绢光泽。它的拉丁文名字“Cirrus”本身就是“卷发”的意思。因为主要由冰晶构成,卷云透光性好,在蓝天上看起来格外亮白;日出日落时,还会被染成橙红色。
![]()
画面中上部大量丝缕状、羽毛状、被高空气流拉伸,纤维纹理清晰的就是卷云啦 图源/好耶
卷云因为云层太高,即使生成小水滴,下降过程中也很容易蒸发,不会抵达地面,所以它的出现通常象征晴朗天气。
参考文章
1. 顶级天空美学:见过就是被天空眷顾的人 中科院物理所
2. 《云彩收集者手册》 加文·普雷特-平尼
3. 今日多地出现的彩虹云是什么? 天文通
4.天高云淡,为什么没有天高云厚呢? 中科院物理所
5. 国际云图集
6.玩转云世界 《博物》 2005年10期
7. 单体雷暴 吓人的蘑菇 《博物》2011年11期
8. 鱼鳞云 天上的晴雨表 《博物》2010年10期
9.奇云在中国层出不穷的云景观 《中国国家地理》2019年04期
10. 那些没有“身份证”的云彩,能否被《国际云图》收编? 《中国国家地理》2025年11期
来源:中国国家地理探索
编辑:ISCREAM
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
如需转载请联系原公众号
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.