贝母云与夜光云的形成之谜

对流层集中了整个大气圈四分之三的质量和几乎全部水汽，因此，天空中漂浮着的朵朵白云，一般都是在对流层内形成的。即使是最高的卷云，卷层云，卷积云等，最大高度也很少有超过10公里的。过去人们曾以为在更高的大气层再不会有云。可是后来却发现有两种罕见的云——贝母云和夜光云，分别出现在离地20～30公里的平流层和75～90公里的中间层顶部。

贝母云云体透光如卷云，伴有淡紫色或淡蓝色，绿色的，近乎同心排列的光弧，犹如阳光下珍珠贝壳闪耀的绮丽光彩，鲜艳夺目，所以也叫珠母云或珍珠云。贝母云多见于高纬度地区，在挪威和阿拉斯加最容易见到。1959年6月27、29日，在我国小兴安岭的乌依岭一带，也有人连续三天看见贝母云。夜光云为薄而带银白色或淡菇色光亮的云，所以也称银光云。银光云多出现在中纬度地区（北纬45～70，南纬40～60）夏季的黄昏后或黎明前，即只有当低层大气在地球阴影内，而高层大气被日光照耀时，才能用肉眼看到。

人类第一次发现夜光云是在1885年。一位俄国天文学家在从天文台下班回家的路上，忽然注意到高空那一片略带淡蓝色的银白云彩。奇怪的是这种云严如明净的玻璃一般透明，屡次都能透过它望见在后面闪烁的星星。同年，另一位德国学者O·耶赛也发现夜光云，并开始测量其云高，云向和云速。又过了一年，在南半球的智利又有人看到夜光云。观察者观察到，当时虽已日落西山，夜幕降临，但夜光云反射着日光，显得很亮。天空白茫茫一片，有时照射地面物体甚至会出现影子。西欧从1964年以后开始定期观测夜光云。出现次数最多的是1974年，为41次，最少的是1970年，为15次。宇航员在太空飞行中也能望见夜光云。近100年来，人类有纪录的观察到夜光云不过800余次。

由于对流层和中间层的空气非常稀薄，几乎没有尘埃和水汽，缺少成云的条件，因此贝母云和夜光云的形成原因就成为一个谜。20世纪20年代，有人首次对夜光云的起源提出假设：它们是由剧烈的火山爆发向高空喷射出大量的火山灰和水蒸汽而形成的，它们的光亮与太阳光在火山灰和水蒸汽中的散射有关。1959年，D·德曼京和E·H·凡思丁对夜光云进行光谱测定后，判断夜光云系由尘埃粒子组成。G·威特在1962年又进一步提出，这些尘埃是极细微的流星灰。由于地球处于宇宙尘埃连续不断的袭击下，地球表面每昼夜都有几十吨流星灰落下来。

另外一些科学家断言，夜光云形如对流层高空的薄卷云，所以一定是由微小的冰晶构成。借助火箭探测到中间层顶的气温是-140℃，这是整个大气层最低的温度，因此即使仅有极少量的水汽也能冻结成冰晶。有趣的是，中间层顶的温度在全年中以夏季最低。这似乎能说明为什么只有在这段时间内才能看见夜光云。为了证明冰晶理论，1961年，美国“土星”号火箭在大气高空喷射86吨水，当时学者们曾翘首以待人造夜光云的出现，但这一预想落空了。

1962年，在瑞典上空又一枚火箭发射到夜光云。这次火箭上安装了专用捕捉器，把夜光云的组成物质携带回地球，结果发现果真是直径10-4～10-5厘米的冰晶。夜光云的特殊光泽就是这些冰晶颗粒散射太阳光而产生的。这颇使冰晶说的倡导者喜出望外。可是第二年，G·L·海明威等在显微镜下观测到每个冰粒中心都包裹着一小粒尘埃，尘埃含有铁和镍的成分。有人认为它们就是游荡的宇宙尘，在这里充当冰晶的凝结核，从而加速了冰晶的生成。显而易见，“土星”号火箭的试验失败，是由于高空没有尘埃所致。(www.xing528.com)

关于贝母云的组成物质，也曾有火山灰、宇宙尘，水滴和冰晶几种说法，现在多数人倾向于由冰晶和尘埃共同组成。由于各种形状的云的形成，往往与地形和空气的运动有关。揶威等国的气象学家认为，可能是挪威的特殊地形——南北向的斯堪的纳维亚山脉，使前进中的气流受到阻碍，气流翻越山脉产生较大的波动（气象学上称地形波或背风波），影响到平流层，再导致平流层空气的大幅度振动；从而造就了奇特的贝母云。高纬度平流层底部的气温是-53℃，向上温度逐渐升高，据认为这样的气温垂直分布有利于大气凝结核的聚集。

可是对贝母云和夜光云的物质来源，无论是冰晶还是作为凝结核的尘埃，仍然存在争论。再有，为什么宇宙尘能聚集并悬荡在这两个高度？为什么贝母云和夜光云仅出现在中高纬度子这些问题至今悬而未决。最难以理解的是，平流层和中间层撮其干燥，那么形成冰晶的水分来自何方呢？一种看法认为微量的水可以从底部的对流层升上去。反对者则说水汽无法穿过极其干燥的对流层顶进入平流层和中间层，他们大胆提出的连组成冰晶的水也是来自宇宙。因为太阳中不断飞散出来氢质子，被地磁场捕获，即可和大气中的氧离子结合成水分子。

还有一种新的假想，认为中间层顶的低温和夜光云的出现，可能与月球的引潮力有关。在引潮力的作用下，大气也像海洋潮汐一样一涨一缩。当大气扩张时，中间层顶的气温可再下降15℃～20℃。下降后的气温足以使微量的水汽凝结成细小的冰晶，在苍穹闪闪发光。

近年来通过火箭进一步探测表明，组成夜光云的物质远比过去想像的复杂得多。其中含有大量H·（H20）。类型的水化离子团，还有由氧分子离子（O2+），氮氧化物离子（NO+、NO2+）和金属及其氧化物离子（FeO+、Fe+等）构成的水化离子团。此外，在火星和金星上也发现有类似的夜光云。所以关于夜光云的物质来源和形成过程，在各国科学家之间又展开了一场新的争论。