天空的秘密

陳重威

盡管我們和大氣有著最親密無間的接觸，或沉浸其中，或為了活下去而大口將它吸入體內，但浩瀚無垠的天空還是對我們保守了很多秘密。

魅力十足的云層

構成云的微小水滴需要有催化種子才會開始生長，它們可以是礦物質顆粒，也可能是細菌；最新的研究結果顯示，宇宙射線也可能參與了這一過程；當更多來自太空的高能粒子碰撞大氣時就會形成更多的云層，其結果將對我們的氣候產生深遠的影響。

在海岸線附近經常可以見到陣勢浩大的呈蜂窩圖案的云。這種被稱為“巢室開放式”的云是天空中一道獨特的風景。它們是在雨水將空氣射流往下驅趕到大海表面上方時形成的。每股射流接著會不斷地向外擴散，一直持續到與其他射流相碰撞為止。在發生這種現象的地方，射流都會再度按蜂窩圖案升騰而起，催生出千姿百態魅力十足的云朵。

夜光云是一種形成于距地面約80千米的大氣中間層的云。這種呈半透明狀的云層由精細的冰晶組成，顏色為銀白色或藍色。夜光云看起來有點像卷云，但比它薄得多。這種罕見的云一般只在寒冷的高緯度地區露臉。但是，近年來，夜光云越來越多地出現在低緯度地區，并且越來越亮、越來越頻繁，甚至在離赤道不遠的地方也能探測到它們的蹤影。科學家還不清楚這是為什么。

變幻無窮的極光

說到夜光云，是不是讓你想起了極光？實際上，它們完全是兩回事。極光是一種大氣光學現象。簡單地說，極光就是來自太陽的高能帶電粒子碰撞地球磁場時，形同漏斗般地以尖端對著南北兩極而發生的放電現象。出現在北極的叫北極光，出現在南極的叫南極光。極光往往突然出現，持續一段時間以后又突然消失。

極光通常有帶狀、弧狀、幕狀或放射狀等多種形狀。由于空氣中含有氫、氧、氮、氦、氖、氬等氣體，在帶電粒子流的作用下，各種不同的氣體會發出不同顏色的光，例如，氖氣發出紅光，氬氣發出藍光等等。因此極光的顏色豐富多彩、變幻無窮。如果有機會去黑龍江省旅游，建議你首選漠河北極村，在那里你將有機會看到五彩斑斕的北極光。

生命起源于高空？

地球上幾乎沒有什么生物能像細菌和真菌這些天空中的隱形常客那樣翱翔得如此高遠。1977年，奧地利科學家在阿爾卑斯山3千米處收集到的云滴中，目睹了細菌在其中生長和繁殖的情景。美國科學家在世界各地的觀察點都發現了藏身于雨和雪之中的微生物。他們認為，微生物能在無生命的核做不到的溫度下激發結冰這一過程。但仍有很多人懷疑天空中是否有足夠的細菌能影響云的形成。為此，一個美國科學家團隊在2007年駕機飛臨懷俄明州上空采集云樣。他們發現，三分之一的冰核中含有微生物，包括細菌和真菌孢子。

到目前為止，沒人知道有多少物種在高窄游移飄蕩，也沒人知道高空生命是如何成為可能的。正如一位美國科學家所說的，“我們對高空邊界一無所知”。為此，他的團隊將氣球發送到中間層內，借此探視那里是否有生命的蹤跡。目前，他們依然在整理調查的結果，但初步跡象表明，有些生命在超過60千米的高空還能夠生存。

距地面如此高遠的條件，跟火星表面具有驚人的相似之處：寒冷、干燥，幾乎沒有空氣且輻射強烈。所以，對地球大氣層外緣的生命展開研究，可以讓我們深入了解地外生命的生存境遇。有科學家甚至認為，原始細胞也許是在中間層的細微水滴中生成的。這些水滴或許是從隕星中汲取的營養，而更為復雜的化學現象則是受來自太陽的紫外線照射而發生的。

空氣潮汐的威力

對海洋潮汐你一定并不陌生，但你是否了解空氣潮汐呢？如果說大海的沉浮起伏受制于月亮，那么，空氣海洋則是按一種更加復雜的節拍而涌動不已。太陽的熱量與月球的引力相結合影響著大氣的壓力和運動，所形成的空氣潮汐具有令人驚嘆的威力。

在我們生活的低空，空氣潮汐幾乎難以覺察。然而，隨著潮汐般的氣壓波逐漸向上翻涌，它們的能量會傳遞給質地稀薄得多的空氣，形成更加狂暴的運動，不時達到颶風的速度。在數十萬米的上空，一次高潮能使大氣層明顯地增厚，從而加大對沿軌道運行的衛星的曳力。還會對無線電通信造成干擾，擾亂包括全球定位系統GPS數據在內的無線電信號。

低空的空氣潮汐表面上看起來無足輕重，卻依然能使我們腳下的大地發生位移。美國科羅拉多州就有大塊帶泥土的巖石正在緩慢地向山下滑動，地質學界稱之為“礦泥滑行”。美國地質學家的調查發現，其滑動速度同空氣潮汐密切相關；因為潮汐會造成氣壓失衡，改變山崩處底層泥土顆粒問的接觸壓力。

閃電仍是難解之謎

人類的祖先曾對閃電充滿敬畏之心，雖然我們現在確信閃電不是諸神手中揮舞的一件武器，但閃電對于現代科學來說仍然是個難解之謎。謎團之一在于，雷電云是如何變得如此高度荷電的？最合理的解釋是：當細小冰粒與形體較沉被稱為霰的雪泥團之間發生碰撞時，往往會傳遞電荷，但這一過程在真實云層中的作用并沒有得到證明。更大的謎團在于，當空氣是電絕緣體時，雷霆閃電的巨大電流究竟是如何開始流通的？讓空氣經過分解而形成導電的等離子是可能的，但這需要大于每米100萬伏的超強電場。氣象學家曾將數以百計的攜帶儀器的氣球和火箭發送到雷電云中，為的是測試那里的局部條件；但他們迄今見到過的最強電場只有所需值的十分之一左右。

閃電也許需要某種催化劑才會一泄為快？有科學家認為，宇宙射線參與了催化過程。正是這些來自太空的帶電粒子使空氣得以電離，產生呈錐形的自由電子射叢，為開始流通的電流創造了必要的條件。但至今仍沒有確切的證據能證明宇宙射線是雷霆閃電的始作俑者。

“黑暗閃電”是存在的

盡管“黑暗閃電”的名字聽起來更適合“科幻小說，但是研究人員最近收集到的證據顯示，這種閃電是存在的。事實上，科學家直到上世紀90年代才第一次發現這種由X射線與伽瑪射線組成的黑暗閃電。與普通閃電類似，黑暗閃電也形成于雷云之中，并通過與普通閃電展開“競爭”才獲得釋放能量的機會。

盡管無人準確知曉，但也許有人以前就曾被黑暗閃電擊中過，很有可能是在乘坐飛機的時候。但這種可能性并不大，因為飛行員往往對雷暴敬而遠之，而且黑暗閃電的數量要比普通閃電少得多。如果被黑暗閃電擊中，飛機上的乘客可能既聽不到也感覺不到。據科學家估計，他們吸收的輻射量相當于一生中可以接收的安全輻射總量。

地震光與地震云

幾百年來，一直有人報告在地震前夕或期間，天空中出現詭異離奇、兇險不祥的閃光、火花，甚至是吞噬地面的火焰。據說，1746年，秘魯圣洛倫索島上搖曳閃爍的火焰令典獄長驚駭不已，他當即下令釋放了所有在押的犯人，好讓他們一起留神察看。3個星期后，一場大地震襲擊了附近的利馬，引發的海嘯洗劫了這個方圓5千米的小島。

地震光是如何形成的尚不清楚。有科學家認為，當地殼中的巖石受到擠壓時，會形成往上向地表傳播的脈動電荷；巖石變得猶如蓄電池似的產生出巨量電荷。雖然這個過程只是產生低電壓，但電荷會在地表形成一個超薄層。正因為電荷集中在極狹小的間距內。因此會形成一個強大的電場，也許足以使空氣電離而發生由地表向上空傳播的熠熠閃爍的放電現象。

地震光是如此的罕見，因此很難證實上述解釋的正確性。美國科學家正通過設置攝像網絡和數據處理中心來監測類似的現象。他們希望這個系統與衛星成像技術配合，有朝一日能提供近似于氣象預報的地震警示。

光或許不是大地震迫在眉睫的唯一空中預兆。2004年，在伊朗斷層線上方的云中出現了一個奇特的直線型缺口。69天以后，一場地震接踵而至。2005年缺口再度形成，這一次的地震是在6天以后發生的。