一份關於雲的科學指南,甚至包括那些看起來像乳房的雲 一份關於雲的科學指南,甚至包括那些看起來像乳房的雲

一份關於雲的科學指南,甚至包括那些看起來像乳房的雲

一份關於雲的科學指南,甚至包括那些看起來像乳房的雲

當你抬頭仰望雲朵時,你看到了什麼?一團雲?一縷雲?或許是一團象形雲?你可以盡情發揮想像力來描述它們,但科學家們有一套正式的分類系統,對普通的觀雲愛好者也很有幫助。我們製作了一份雲的類型指南,下次當你享受戶外時光時,就可以運用你新學的天空知識了。

雲裡有什麼?它們叫什麼?

雲是由漂浮在地球大氣層中的水滴或微小冰晶組成的。它們蘊含著有關天氣的資訊——例如是否會下雨、下雪,或更糟的天氣——以及空氣中發生的有趣的物理和化學循環。

「它們是地球上如此奇妙的自然景觀,觀賞和研究它們本身就充滿樂趣,」加州大學洛杉磯分校的大氣科學家瓦妮莎·馬西爾說。雲的形狀是由大氣中許多不斷變化的因素塑造的:溫度、濕度、風等等。

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就像動物物種一樣,氣候科學家也有一套命名雲的系統,包括屬、種和變種等較小的分類。這些命名基於雲的形狀、外觀以及它們在大氣層中的高度。每種雲屬都可以用四個主要形狀來描述,這四個形狀最早於1803年被分類:卷雲、積雲、層狀雲和雨雲。卷雲是細長的雲絲;積雲巨大而蓬鬆;層狀雲寬而平;雨雲則是典型的灰色雨雲。

對於初學者來說,雲的種類之多可能會讓人眼花撩亂,但馬西爾給了一些入門建議。 「縮小雲的類型範圍的一個好方法是,首先嘗試估計它是在低層大氣、中層大氣還是高層大氣中,」她說。

從太空看到的佛羅裡達州上空的積雲
2023年1月25日,美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)的衛星在墨西哥灣上空捕捉到一股異常長且持續時間極長的繩狀雲,這股雲是由冷鋒形成的。繩狀雲是一種非常長而窄的積雲帶。

高雲

最高的雲層最為纖細:卷雲、卷積雲和卷層雲。它們通常形成於20,000英尺(約6,000公尺)以上的高空,往往預示著風向或天氣即將發生變化。在熱帶地區的某些地方,它們甚至可以預示著颶風即將到來。一般來說,地球大氣層越高,空氣越冷,因此卷雲及其同類雲是由冰晶組成,這些冰晶被風拉伸和擴散,從而呈現出纖細如絲的形狀。

卷雲是最薄的雲絲,而卷積雲則更像一層薄薄的、波紋狀的白色薄片。卷層雲則像一層更均勻的透明面紗。如果你看到太陽周圍形成明亮的光暈,那很可能就是卷層雲。當卷雲像脊一樣堆疊在一起,幾乎像一排肋骨時,這種類型的捲雲被稱為脊狀卷雲

珠光雲
珠光雲是少數幾種會呈現虹彩光澤的雲之一。 (美國國家海洋暨大氣總署)

馬西爾最喜歡的雲看起來有點像卷雲,但實際上卻截然不同。珠光雲,也叫珍珠雲或冰極平流層雲,是由極冷的冰構成的。日落時分,它們會捕捉陽光,反射出絢麗的色彩。 「這些色彩只在日出日落時出現,是由陽光與雲中冰晶相互作用產生的,這些冰晶比普通冰雲中的冰晶要小,」馬西爾說。 「它們也非常罕見,因為它們只出現在高海拔和高緯度地區。」想看到它們,最好的地點是地球兩極附近。

高層雲和卷積雲
肯塔基州自然橋州立公園附近日落時的捲積雲和高層雲,圖片來源:Wild Horizo​​ns/Universal Images Group via Getty Images

中層雲

在大氣層中部,我們開始看到更多雲團:高層雲和高積雲。它們出現在6500到20000英尺的高度,對天氣的預示截然不同——高積雲通常意味著晴朗的一天,而高層雲則預示著長時間的降雨或降雪。

高層雲看起來像大片平坦的雲層,但厚度不足以完全遮蔽太陽。而高積雲則像一大堆散落在天空中的小棉球。你可能以前見過幾種不同的高層雲和高積雲,特別是空心雲(cavum) 。這種雲層是一片連續的雲片,但中間缺少了一大塊。層狀雲(stratiformis)是另一種常見的高積雲,其高雲看起來像斑駁的脊狀雲片。同樣地,如果雲層完全遮蔽了太陽,它們可能是一種被稱為不透明雲(opacus)的雲。

雨層雲的類型
雨層雲預示著暴風雨天氣。美國國家海洋暨大氣總署國家氣象局收藏

低雲

許多種類的雲都始於近地面——6500英尺或以下——並向上延伸到大氣層高處。這些雲稱為雨層雲、層雲、層積雲、積雲和積雨雲。這些雲由周圍暖空氣中的水滴組成,因此呈現出蓬鬆柔軟的外觀。

層雲是預示著降雨的灰色陰沉雲。層雲也會造成陰沉的天氣,因為它們會像一層低矮的暗白色薄片覆蓋天空。層積雲與高積雲有些相似,但它們的陰影更深,看起來不像高空雲那樣明亮潔白。

積雲和積雨雲是雲中體型最大的兩種。積雲是巨大的白色雲朵,直插雲霄,就像經典的棉花球。而積雨雲則氣勢磅礴,略帶不祥之兆,頂部高而平坦,預示著暴雨將至。

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低雲呈現出一些最奇特、最有趣的形態和特徵。例如,雲中會出現管狀或渦旋狀結構,稱為「管狀雲」。它們有時也會短暫地呈現出類似完美波浪的形態,稱為「波動雲」。雖然波動雲的圖案看起來幾乎完美得不真實,但它卻是流體運動物理規律的常見表現。層積雲有時也會「穿上乳牛服」:也就是說,它們會在雲底長出一些類似乳房的小突起,稱為「乳突雲」。積雲甚至還會“戴上帽子”,一種稱為“帽狀雲”的附屬雲會出現在這些巨大雲團的頂部。

菌蓋雲的類型
罕見的傘狀雲覆蓋在普通積雲之上,顯示低層雲正在向上擴展,很可能發展成風暴。 (圖:孫嘉琪/NASA)

現在該看哪些雲?

今年夏天,除了常見的晴天雲之外,你還能看到一些夏季風暴中才會出現的奇特雲朵,例如積雲。 「夏季通常晴空萬裡,不像冬季那樣陰雲密布,」馬西爾補充道,“但由於夏季地表溫度較高,對流活動也很活躍,所以你會看到積雲,也就是我們常說的蓬鬆明亮的白色雲朵。”

雲的種類繁多,其複雜程度不亞於它們的分類,而且它們不僅隨季節變化,也隨氣候變化。隨著地球溫度升高,我們看到的雲的種類也可能會改變。 「儘管雲端無處不在,但我們對雲端的了解仍然非常有限,」馬西爾說。不過,現在就來看看你能發現多少種雲吧——盡情欣賞我們星球壯麗大氣層帶來的美景。