科普園地

“閑看庭前花開花落，漫觀天外云卷云舒。”或許人類對于自然和美最初的認知就是從燦爛的云霞中獲得的。在眾多形態的云彩中，有一個調皮而美麗的存在，那就是開爾文-亥姆霍茲波，這是多種云均可產生的形態，其特征就是在云的邊界處出現卷曲的浪花形波動，遠遠看起來，就像云彩在沖浪一樣。

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

普通的波狀云因重力波形成，會在云體或云底出現波紋。波狀云可以說是云彩的一個變種，云層的表面或小云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產生影響，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，并被我們捕捉到。但是當波動氣流向上發展的部分發生冷卻，形成水滴云或者冰晶云，一切就容易被察覺了。因為這些云在下落到波動氣流的底部時非常薄，有些甚至是透明的。在這種云層條件中，波會在云層的表面出現，或者成為一個個隔有間隙的云浪，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，當云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云彩中產生波浪。

和波狀云不同，開爾文-亥姆霍茲波則因邊界層不穩定形成，且出現在云的頂端邊緣處。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-亥姆霍茲波在三個云族（層積云、高積云或者卷云）的云彩中都會出現，可以被看作是波狀云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。

那么，是什么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。當云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，并且上層空氣層比下層移動得快，就會沿著云的表面形成波狀云。此時再加上足夠的切變，這些波狀云就能卷曲起來，形成一連串渦旋，形似沖浪的開爾文-亥姆霍茲波也就出現在人們眼前了。