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雲彩也衝浪

2021-03-04 08:00  來源: 新華網

“閒看庭前花開花落,漫觀天外雲卷雲舒。”或許人類對于自然和美最初的認知就是從燦爛的雲霞中獲得的。在眾多形態的雲彩中,有一個調皮而美麗的存在,那就是開爾文-亥姆霍茲波,這是多種雲均可産生的形態,其特徵就是在雲的邊界處出現卷曲的浪花形波動,遠遠看起來,就像雲彩在衝浪一樣。

雖然開爾文-亥姆霍茲波和波狀雲在形態上很是相似,但人們在觀察時很容易把它和波狀雲相混,其實兩者有著一定的區別。

普通的波狀雲因重力波形成,會在雲體或雲底出現波紋。波狀雲可以説是雲彩的一個變種,雲層的表面或小雲塊自身的排列發展出了波動起伏的外觀。大氣中的氣流之間存在相互作用,起伏的地形也會對風産生影響,在兩者合力之下,很容易出現大范圍的氣流波動。一般情況下,這種波動無法以直觀的形態展示,並被我們捕捉到。但是當波動氣流向上發展的部分發生冷卻,形成水滴雲或者冰晶雲,一切就容易被察覺了。因為這些雲在下落到波動氣流的底部時非常薄,有些甚至是透明的。在這種雲層條件中,波會在雲層的表面出現,或者成為一個個隔有間隙的雲浪,很是顯眼。潮起潮落,潮水的運動會在沙灘上留下波紋,同樣的,當雲層上方和下方的空氣流速不一樣,或流動方向不一樣時,兩者切變效應也會使雲彩中産生波浪。

和波狀雲不同,開爾文-亥姆霍茲波則因邊界層不穩定形成,且出現在雲的頂端邊緣處。它輪廓分明,場面壯觀,看起來就像岸邊破碎的巨大海浪。基本上開爾文-亥姆霍茲波的持續時間都不會超過一兩分鐘。開爾文-亥姆霍茲波在三個雲族(層積雲、高積雲或者卷雲)的雲彩中都會出現,可以被看作是波狀雲這個變種的極其特殊的實例。不過有些時候它和霧之間也頗有緣分,人們能夠在霧的頂部邊緣上看到它。

那麼,是什麼神秘力量造就開爾文-亥姆霍茲這種奇特外觀呢?從風的切變中尋找答案是最為可行的途徑。當雲在下方較冷空氣層和上方較暖空氣層之間突出的邊界處開始發展,並且上層空氣層比下層移動得快,就會沿著雲的表面形成波狀雲。此時再加上足夠的切變,這些波狀雲就能卷曲起來,形成一連串渦旋,形似衝浪的開爾文-亥姆霍茲波也就出現在人們眼前了。

本文由中國人民大學附屬中學第二分校一級教師王和意進行科學性把關。

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作者: 程方潔   [責任編輯: 王卉雯]

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