云的科学指南,包括那些看起来像乳房的云

云的科学指南,包括那些看起来像乳房的云

当你抬头看云时,你看到了什么?一团云,一缕云,也许是一团大象形状的云。发挥创意来描述云很有趣,但科学家有一个正式的分类系统,对日常的云观察者也很有用。我们制作了一份云类型的实地指南,所以下次你在户外享受一天时,你可以把你新学到的天空知识运用起来。

云是什么以及它们的名字是什么?

云是由漂浮在地球大气层中的水滴或微小冰晶组成的。它们蕴含着有关天气的线索——例如是否会下雨、下雪或更糟糕的天气——以及空气中有趣的物理和化学循环。

加州大学洛杉矶分校大气科学家瓦内萨·马西尔说:“它们是地球上如此令人惊叹的景观,观察和研究它们都很有趣。”云的形成受大气中许多变化特征的影响:温度、湿度、风等。

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就像动物物种一样,气候学家也有一套系统来命名云,包括属,以及更小的种和种类的细分。这些名称基于它们的形状、外观以及它们在大气层中的高度。每种云属都可以描述为四种主要形状之一,这些形状于 1803 年首次分类:卷云、积云、层云和雨云。卷云是薄薄的一缕云;积云巨大而蓬松;层云是宽而平坦的层;雨云是典型的灰色雨云。

对于初学观云的人来说,云的种类之多令人难以置信,但 Maciel 给出了一些建议。她说:“缩小云的类型范围的一个好方法是先试着估计它是在低层、中层还是高层大气中。”

2023 年 1 月 25 日,美国国家海洋和大气管理局的卫星捕捉到墨西哥湾上空冷锋产生的异常长且寿命长的绳状云。绳状云是一种非常长而狭窄的积云带。美国国家海洋和大气管理局

高云

最高的云是最细的:卷云、卷积云和卷层云。它们通常形成于 20,000 英尺以上,通常预示着风或天气即将发生变化。在热带的某些地区,它们甚至可以预示飓风即将来临。一般来说,地球大气层越高,空气越冷,因此卷云等云是由冰晶组成的,这些冰晶被风拉伸和散开,形成了细长的线状形状。

卷云是最薄的云,而卷积云看起来更像薄薄的、波纹状的白色薄片。卷层云是一种更均匀的透明面纱。如果你看到太阳周围形成一个明亮的光晕,那可能就是卷层云。当卷云像脊一样堆积在一起时,几乎像肋骨一样,这种云被称为脊状云

珠母云是少数几种彩虹云之一。NOAA

马西尔最喜欢的云看起来有点像卷云,但实际上却截然不同。珍珠云,也被称为珍珠母或冰极地平流层云,是由非常冷的冰构成的。当太阳下山时,它们会捕捉光线并反射出绚丽的色彩。“这些颜色只在日出和日落时出现,是由阳光与云中的冰晶相互作用而产生的,这些冰晶比标准冰云的冰晶要小,”马西尔说。“它们也非常罕见,因为它们只出现在高海拔和高纬度地区。”你最好在地球两极附近看到它们。

肯塔基州自然桥州立公园附近日落时的卷积云和高层云,Wild Horizo​​ns/Universal Images Group via Getty Images

中云

在大气层中部,我们开始看到更多的云团:高层云和高积云。它们位于 6,500 至 20,000 英尺高空,在天气方面,它们会告诉你截然不同的故事——高积云通常意味着你将迎来愉快的一天,而高层云则预示着长时间的降雨或降雪。

高层云看起来像大片扁平的云层,但厚度不足以完全遮挡阳光。而高积云则看起来像是散落在天空中的一大团小棉球。您可能之前见过几种不同类型的高层云和高积云,尤其是空洞云。这种类型的云是连续的云层,但有一大块缺失。层状云是另一种常见的高积云,高云看起来像一片片不规则的脊状云。同样,如果有几层云完全遮住了太阳,它们可能是一种被称为不透明云的类型。

雨层云预示着暴风雨天气。 NOAA 国家气象局收集

低云

许多种类的云都始于地面附近(6,500 英尺或以下),并延伸到大气层高处。这些云被称为雨层云、层云、层积云、积云和积雨云。这些云由周围暖空气中的水滴组成,形成了典型的蓬松外观。

雨层云是灰色阴沉的云,预示着要下雨。层云也会造成阴沉的日子,因为它们会用一层低矮的暗白色云层覆盖天空。层积云与高积云有些相似,但它们的阴影较暗,看起来不像高海拔的云那样明亮。

积云和积雨云是其中最庞大的。积云是巨大的白云,高耸入云,就像典型的棉球。而积雨云则气势磅礴,有点吓人,顶部高而平,预示着暴雨将至。

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低云具有一些最奇特、最有趣的种类和特征。云中会出现管状或涡旋,称为大号。它们还可以显示出——至少在短暂的一瞬间——一种看起来像一组完美波浪的特征,称为波动。虽然波动图案看起来好得令人难以置信,但它是流体运动物理学的一个常见结果。层积云还可以穿上牛装:也就是说,它们可以在下侧长出几乎像乳房一样的小块,称为乳房。积云甚至可以戴上帽子,这种附属云称为帽状云,它会在这些巨大的云层顶部冒出来。

罕见的伞状云在普通积云顶部形成,表明低层云正在向上扩展,很可能发展成一场风暴。孙佳琪/美国宇航局

现在要寻找什么云

今年夏天,你会看到各种晴天云,以及一些伴随夏季风暴出现的奇异云,比如积云。“夏季通常天空晴朗,不像冬季那样阴天,”Maciel 补充道。“但由于夏季地表温度较高,对流也较多,所以你会看到积云,也就是标志性的蓬松明亮的白云。”

云的种类和分类一样复杂,它们不仅随着季节变化,还随着气候变化。随着地球温度升高,我们看到的云种类也可能发生变化。“尽管云无处不在,但我们对云的了解仍然很多,”马西埃尔说。不过现在,看看你能发现多少云——并欣赏地球壮丽大气层所提供的美景。

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