是谁创造了神奇的寒夜灯柱
作者 张玉成
发表于 2023年12月

大自然如同一位神奇的魔术师,时不时地带给我们惊喜和震撼。神奇的寒夜灯柱天象就是大自然赐予我们的视觉盛宴。

2021年11月24日夜,黑龙江哈尔滨市的市民惊奇地发现,天空中竟然出现了一条条垂直的光柱。它们悬浮于天地之间,五彩斑斓,色彩缤纷,美轮美奂,犹如天外来客,其情景如梦似幻,颇具神秘感。有人说,那是“天女下凡”;也有人说,那是外星飞船降临;还有人说,那是灵异事件……其实,这种奇异的天象是一种在特定气象条件下产生的有趣大气光学现象—冰晕现象,学名叫“寒夜灯柱”。

寒夜灯柱天象背后的科学原理并不复杂,简单来讲,就是光的镜面反射现象。

寒夜灯柱究竟是如何产生的?要形成这种奇异的天象,需要具备哪些要素,它们又各自发挥了哪些作用?下面,就让我们通过气象视角,来了解寒夜灯柱这种奇异天象的“身世”吧。

冰晶—不可或缺的“幕布”

在寒夜灯柱产生的过程中,冰晶起到了决定性作用:大气中排列的冰晶就像一层层舞台幕布,挡在地面和夜空之中,成为地面灯光的“幕布”。

我们知道,空气中含有大量的水蒸气,它们凝结后会成为水滴;若水蒸气发生凝华,就变成了冰晶。凝华是寒冷地区很容易出现的一种天气现象:过低的气温让大气里的水汽结冰,形成细小的冰晶。生活中,我们肉眼能够辨认的云中就含有大量的水滴和冰晶。

那么,是不是有了冰晶,就能看到寒夜灯柱呢?

当然不是。因为并不是所有的冰晶都对寒夜灯柱的出现做出了贡献。大气中的冰晶主要有柱状冰晶(柱晶)和片状冰晶(片晶)两种,这两类冰晶都是六棱柱形的。此外,还有罕见的角锥状冰晶(锥晶)和异形冰晶(异晶)。其中,片状冰晶对寒夜灯柱现象做出的贡献最大。

片状冰晶产生于空气非常寒冷且下层大气结构相当稳定的环境中。其形成一般会受到空气温度与湿度等因素的影响。如果夜空中悬浮着大量呈水平方向排列的片状冰晶,且天空无风,这些冰晶就会像一面面微型镜子一般飘浮于空中。此时,在大气层竖直方向上,各类灯光被处在不同高度的片状冰晶反射和折射,最终集合成了一根根光柱。

本文刊登于《百科知识》2023年23期
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