是不是有藍色的雲？

11-28

圖片來自 Bing 每日圖片，侵刪。

你是不是Bing組派來營銷的……

有藍色的雲，但Bing這張應該不是。

一般我們常見的是白雲、烏雲，大部分人可能沒見過藍雲。不過現實中確實存在藍色的雲。比如下面這張，丹麥尼克賓港口上空出現的藍色夜光雲。

藍色的雲，學名是「夜光雲」（Noctilucent Cloud），通常出現在地球大氣較高的高度，所以已經脫離了氣象學研究的範圍，到了空間物理學、太空科學研究的範圍。

#藍色的雲只有當太陽在地平線以下6°～12°時，即日落之後、日出之前最昏暗的時間段，低層大氣在地球陰影內，而高層大氣的夜光雲被日光照射時，才能用肉眼直接觀察到#

而且，現在越來越多的區域能看到夜光雲。不過，這並不是什麼好事。

為什麼有的雲是白的，有的雲是灰的？

這可能是我們最熟悉的一張藍天白雲圖。

曾經的Windows XP系統經典的藍天白雲桌面

它拍攝的是美國加州索諾馬縣的風景，放晴的天空飄浮著幾片不規則的積雲（由低層空氣對流作用使水汽凝結或在冬季凝華而形成的雲，頂部凸起，雲底平坦），潔白無瑕。

像Windows桌面圖片這樣我們平時看到、說到的雲，風雨雷電所相關的白雲和烏雲，是小水滴和空氣中的粉塵組成的，高度大約在10千米以下，是較低高度大氣（稱為對流層）中的雲。

這些雲的顏色是怎麼形成的呢？這就不得不提到兩種光學現象——瑞利散射和邁以散射。

照向地球的陽光由多種顏色的光組成，綜合來看是白色的。如果空氣中顆粒的尺度比太陽光的波長小，就會發生瑞利散射，並且不同波長散射不同。天空就是因為對藍色光的散射效應比對紅色光的強，才會看上去是藍色的；而雲的顆粒較大，其直徑比太陽光中任何一種顏色的光的波長都要長得多，所以很少發生瑞利散射。

既然如此，那陽光在經過雲層時會發生什麼呢？

雲層會把一部分陽光反射到天上；一部分發生被稱為「邁以散射」的效應（這種散射不會改變光的波長，它到達地面看上去還是白色的光）；還有一部分直接穿透雲層到達地面。由於這3種情況都對陽光的成分沒有影響，所以我們通常看到的雲就是白色的了。

不過，當雲層越來越厚時，小水滴越來越多，幾乎連成一片，直射的太陽光和經過邁以射散的光不能、或者很少能穿透雲層，這時白雲就變成烏雲了。

藍色的雲又是怎麼回事？

藍色的雲——夜光雲，又名夜間雲或極地中間層雲，國內外百科詞條給出的普遍定義是深曙暮期間出現於地球高緯度地區高空的一種發光而透明的波狀雲。

夜光雲呈波紋狀，為明亮的銀白色或藍色

夜光雲所處的高度非常高，它是位置最高的雲，位於地球大氣的中間層（mesosphere），高度在76千米至85千米。這個高度比飛機飛行的高度還要高好幾倍。在這裡由於重力很弱，大氣非常稀薄，所以夜光雲通常很暗淡而難以看見。

地球大氣分層，其中夜光雲出現在中間層頂部

夜光雲看起來有點像捲雲，但比它薄得多，而且顏色為明亮的銀白色或藍色，雲面積可達300萬平方千米。它只有當太陽在地平線以下6°～12°時，即日落之後、日出之前最昏暗的時間段，低層大氣在地球陰影內，而高層大氣的夜光雲被日光照射時，才能用肉眼直接觀察到。如果觀察時間太早會因為其太薄而看不見，而太遲了它也會落到地球的陰影之中去。夜光雲通常可以存在從幾分鐘到幾個小時不等。

之所以要在太陽在地平線以下6°～12°時進行觀察，就是因為這時候陽光通過折射是從地平線下滲入的，而大氣層平時比較亮的低層已經處在黑影之中，這時候能看到的是強夜光雲，它的亮度相當於國際二級極光亮度，而弱夜光雲一般用肉眼看不見，只有用紫外或紅外光學儀器觀察。

夜光雲可以被飛行中的飛行器拍攝到，或者從國際空間站進行拍攝。夜光雲在北半球和南半球均清晰可見，分別在春末和夏初季節達到觀測最佳時期。

下圖是從國際空間站看到的夜光雲。為了能顯示暗淡的雲層頂部，地球的地平線被有意地進行了過度曝光，頂部與地平線平行的近乎透明的淡藍色線就是夜光雲。

從國際空間站看到的夜光雲

夜光雲是如何形成的？

夜光云為什麼呈現出與白雲、烏雲不同的藍色呢？因為夜光雲中較小的冰晶顆粒都散落在較短波長可見光（藍色）附近，而不是長波長可見光（紅色）。所以從地面的角度看，當一束太陽光照射在夜光雲上，我們能看到的是它散射的藍色光。

夜光雲形成

從形態上看，夜光雲可分為面紗型（veil）、條帶型（bands）、波浪型（waves）和旋渦型（whirls）。各種形態的特徵如下圖。

不同類型夜光雲的形態

那麼，冰晶是怎樣在如此乾燥的中間層形成的呢？這應該是夜光雲最具神秘色彩的地方。

冰晶的產生需要兩個條件：一個是要有水蒸氣，另一個是要有水蒸氣的凝結核——灰塵顆粒。普通的白雲，雲層離地面較近，能通過像沙漠中的塵暴來獲得所需的凝結核，但是浮塵是很難被吹送到這麼遠的大氣中間層。

科學家們猜測中間層的灰塵顆粒可能來自外太空：每天都有大量的彗星和小行星帶來的極微小碎片進入地球，其中有許多合適尺寸的碎片都可以作為夜光雲的凝結核。至於水蒸氣則應該來自夏天上升氣流把潮濕的低空大氣帶到中間層，這也是夜光雲在整個夏天出現的原因。

例如下圖是英國《每日郵報》曾刊登的2012年報夏天由攝影師艾德里安·馬里西斯(Adrian Maricic) 在第四鐵路橋拍攝到的英國愛丁堡市上空大氣層最遙遠的雲層中，閃爍著藍色的夜光雲，據推算其距離地面大約50英里（80千米）。這次拍攝是在一個星期的暴風雨之後，天空變得格外晴朗，而夜光雲就位於大氣層最頂部。此時太陽還沒升起，大氣層中富含水蒸汽冷凝成為冰晶體，地平線以下的、遠處而來陽光照射這些冰晶體，在夜間發亮形成夜光雲。

英國愛丁堡上空的夜光雲

越來越多的區域能看到夜光雲但這並不是好事

夜光雲最初被認為只有在高緯度地區（50°-65°）的夏季，光照條件較好的時候，才能觀察到。

在1885年，也就是1883年印度尼西亞喀拉喀托火山爆發兩年後，人們第一次記載觀測到這種夜間發光的雲。當火山灰落下，日落逐漸暗淡，夜光雲卻一直出現在天空。多年之後，研究學者仍然不能確定，喀拉喀托火山灰與早期目擊到的夜光雲是否有關。

在早期的觀測記載以後，人們漸漸注意到，夜光雲的出現似乎越來越頻繁，持續的時間更長，出現的緯度也更低，但其原因依然沒有非常明確的結論。

2015年夏天，日本北海道大學低溫科學研究所等的研究團隊在北海道的多個城市拍攝到了夜光雲。北海道地區位於北半球40°- 45°區域，北海道大學低溫科學研究所特聘教授藤吉康志對此表示：「本來認為在日本國內不可能拍攝到，深感吃驚。夜光雲神秘而美麗，但大氣污染和氣候變暖使得其可觀測的區域擴大促成本次拍攝成功的可能性較大。

日本北海道上空的夜光雲

正如日本學者所說，很多科學家認為夜光雲開始出現在更低緯度地區可能與人類活動有關，因此引起了越來越多的興趣。

2007年4月美國國家航空和航天局（NASA）首次發射了一顆名為AIM（Aeronomy of Ice in the Mesosphere，中間層大氣中冰的高層大氣物理）的衛星，專門用於觀測夜光雲，從而研究中間層中的冰晶有關的物理過程。

工作人員正在進行AIM衛星的太陽能帆板測試

AIM衛星的軌道位於赤道上方約600公里處。參與這一項目的科學家瑪麗·梅洛特說：「這些雲（夜光雲）是地球大氣頂層狀況的信號標，也是地球大氣保存太陽能過程的一個重要環節。」梅洛特表示，科學家希望藉助這顆衛星了解夜光雲的形成過程和成因，理解大氣環境的基本物理過程，也理解磁場、大氣和太陽變化對於地球等星球宜居性的影響。

AIM衛星至今仍在工作。下邊的動態圖是它在2016年11月17-28日於南極洲上空拍攝的夜光雲。夜光雲越明亮，表明冰晶越密集。沒有數據的區域顯示為黑色。白色線條表示地形輪廓。

AIM衛星在2016年11月17-28日於南極洲上空拍攝的夜光雲

科學家發現，全球氣候變暖使我們人類所處的底層大氣溫度變高，但這個效應會使大氣中間層溫度降低。在大氣中間層，溫度很低就有利於形成冰晶。另外，全球變暖過程中，高含量的溫室效應氣體甲烷實際上會導致在高海拔地區形成更多的水蒸汽。

這樣看來，全球變暖引起的「低溫」和「更多水蒸汽」可能導致夜光雲更為頻繁地形成、在更低緯度出現。這也正是為什麼研究者越來越重視夜光雲現象。

作者：中國科學院國家空間科學中心王錚

出品：科學大院

藍色的雲存在於我的小學美術作業里。

高票回答說的雖然十分專業、詳盡、切題，有理有據令人信服，然鵝我覺得題主其實不是想問這個……

別的不提，這幅圖就只是傍晚正常的雲而已，今晚注意一下？
形成的原因是，由於角度很小，陽光已經無法直射這些雲了，此時雲的光全部來自於對大氣中散射的藍色光(就是高票所提到的瑞利散射)的散射。而白天的雲顏色主要來自陽光直射下的散射。
另一方面，傍晚陽光穿過厚厚的大氣增加了對藍光的散射程度，所以這些藍色光看起來比白天更深。
因為缺乏來自太陽橙色波長的光(他們都已經變成夕陽紅了)，雲也就不再是平時所看見的白色了，白光-橙光=藍光，就貌似變藍了。
至於藍光為什麼散射,高票說的比我清楚，不敢造次(害怕.jpg)。換個簡單的說法，傍晚厚厚的大氣散射了藍光，給了雲一層藍色。紅光散不動，沒了。

有，等會補圖

可。。可能是。。濾鏡？
我不記得了。。好像直接用手機的相機拍的沒修圖吧。。

雲，也可以叫做霧，都是純色的氣體。通常人們看到有顏色的雲體，都是別的物體的映射上去的。比較明顯的應該是極光，它可以有很多種顏色。

你說呢，我拍的這張應該算是透明藍色的雲層了。

6.7.更新. 關鍵在於唯心還是唯物了。你看到的雲的顏色其實是由其他的物體給它附上的，比如太陽有時候會把它照成金色，在晚霞的場景中，它又是大紅色。天空是特別純凈藍的時候，雲層有可能是藍色的（就像我拍的這個一樣）。

這一點，雲很像水啊。

至於唯物觀來說，它就是純白色的或者因為帶有灰塵小顆粒等有雜質感覺的灰色。

區別在於你把它看成什麼顏色。

這圖明顯是渲染過的。一般情況下雲介於白色到灰色之間，遇到雷暴雲等特殊情況呈灰黑色。