南极洲气象万千,作为地球上最为寒冷、风势最为强劲且海拔最高的大陆,更兼具荒漠的特征。这些因素相互作用,形成了许多有趣且罕见的大气现象。
1.太阳柱
南极洲的空气通常极为干燥,这是由于低温环境下,空气中的水蒸气几乎全部以冰晶形式冻结后落下,或积聚于物体表面形成霜冻。然而,在某些特定的大气条件下,冻结的水蒸气会以悬浮冰晶的形式留存于空气中。这些晶体可以以多种方式反射阳光,形成不同类型的大气现象。
光柱闪耀
其中,“太阳柱”便是这类现象的典型代表。当阳光照射到空气中悬浮的微小扁平冰晶上时,这些冰晶(呈水平或近乎水平状态)会强烈反射阳光,使得反射光几乎与阳光本身一样明亮。就像彩虹一样,这种景象取决于观察角度、光线来源和观察者所处的位置。当观察者移动时,太阳柱看似也在移动,但始终保持在太阳正下方位置。这是因为冰晶遍布于空气中,只有在合适的观测角度下,才会像镜子一样反射太阳光。
2.当+100°C的水遇到-32°C的空气
在极寒天气里,有一件有趣的事情就是把热水抛向空中。拿一个保温瓶,先装满沸水给它预热,然后把水倒掉,再重新装满。随后,携带此保温瓶至户外,倒一杯热水,然后全部抛向空中。
当+100°C的热水遇到冷空气(此处为-32°C)时,它会瞬间蒸发。大部分水迅速转化为一团蒸汽,缓缓地飘散开来,而一些聚集在一起的水滴则会瞬间变成小块的冰。在以下照片中,能看到它们向左下方划过的轨迹。
泼水成冰
这真是个奇怪的现象——把水抛向空中,但没有一滴水落回地面。此外,在这张照片中,还能观察到由空气中冰晶所形成的环绕太阳的日晕现象。
3.德雷克海峡的汹涌海浪
德雷克海峡是指南美洲最南端与南极半岛最北端之间的水域。这里不仅有终年强劲的高风,还有被挤压通过最狭窄通道的“环极流”。环极流是一股受南极风驱动,环绕南极洲的西风洋流。它以每秒约1.4亿立方米(吨)的水量流动,相当于5000条亚马逊河的流量,亦或是墨西哥湾流流量的4倍之多。
惊涛骇浪
德雷克海峡被誉为世界上最凶猛的水域之一,亦是绕过合恩角和火地岛(南美洲最南端)时的必经之路。而要到达南极半岛,则必须以垂直洋流的方向穿越这片水域。正如这张照片中英国海军“坚忍号”正在穿越时所见,往往伴随着惊涛骇浪。在航行期间,出于安全考虑,乘客被禁止走上甲板。然而,德雷克海峡的海况并非始终如此汹涌。在某些时刻,海面也会呈现出异常平坦与宁静的景象。
4.海市蜃楼——法达摩加纳蜃景
在极地区域,一种被称为法达摩加纳的海市蜃楼蜃景颇为常见。这种蜃景在冬季时常常出现在地平线上,或是在冬季结束时海冰初融之际显现。它们是由冰面或海面上方几米内的大气层温差导致的。不同温度的空气对光线有不同的折射(弯曲)效果,这一现象与我们在炎热夏日道路上所见的“热晕”效应相似。
海市蜃楼
在法达摩加纳蜃景中,温差会在地平线上方造成向下的光线折射,使得地平线上的物体看起来就像是漂浮在海面或冰面上,而非实际停留在上面。
5.云彩与天空
一位气象学家表示,他前往南极的主要动力便是为了亲眼目睹那里令人震撼的云彩与天空景观。南极的空气清新几乎无污染,视野开阔无遮挡,无论是树木、建筑物还是其他杂物均无法阻挡人们的视线。在这里,天空的全景一望无际,令人目眩。
下图右侧的云彩,被称为珍珠云或母贝云,它们是极高飞的云,即便在太阳落到地平线下后,仍能被夕阳的余晖所照亮,于日出或日落时分展现出迷人的光彩。
普照大地
彩霞漫天
6.日晕
日晕,作为南极众多光学大气现象中的一种,是由悬浮在空气中的冰粒散射光线而形成的。
白虹贯日
在此类现象中,冰晶作为散射体,能够反射出环绕太阳的圆环或光环,形成我们所见的日晕。值得注意的是,这一现象同样可能发生在月亮和路灯等光源上,如本照片所示,太阳恰好位于南极点标志物的正后方。有时,在主晕圈的特定位置(如12点、3点、6点和9点钟方向)会出现看似接触主圈的其他部分圆圈,这些光斑被称为幻日。
日晕现象通常在南极的冬季更为常见,而非夏季,这主要归因于低温环境更有利于冰晶的形成和稳定存在,从而增加了光线散射的机会。南极标志处作为日晕现象的常见观测点,该标志由一个条纹状的理发杆和顶部的玻璃球组成。随着极地冰盖的冰川运动,标杆会逐渐偏离精确位置,所以每年都要移动这根标杆。
7.-2°C的水遇到-32°C的空气
这又是一个关于当水的温度显著高于周围环境时会变成水汽的例子,不过这里水的温度是低于零下摄氏度的。
水汽氤氲
当潮水涨落时,海冰持续存在,海水在围绕着近海岩石和小岛形成的“潮汐裂缝”中暴露出来。随着海冰的移动,冰面出现裂缝,进而使一定面积的开阔海面暴露在空气中。
南极海水的温度一年中大约在+2°C到-2°C之间波动,这里露出的海面温度比周围空气高超过30°C。暴露于低温空气中的海水,会迅速转化为水蒸气。在阳光的作用下,这一水汽转化过程更为清晰可见,而空气中不同温度层的作用则进一步促进了雾气的形成,海冰表面较清晰的空气上方形成一层雾气。
8.焚风云壁
焚风云壁由焚风形成。焚风是一种沿着地形吹拂的暖风,照片中此时正吹过南奥克尼群岛中的加冕岛。
焚风云壁
当这股(相对于冰面和岩石而言)温暖的风掠过陆地时,会使冰雪升华。也就是说,冰雪不经过液态阶段,直接从固态转变为气态,从而形成了我们能看到的云层。从远处看,整体效果就像是陆地被一块巨大的白色毯子覆盖着。透过云层可以看到大致的地形轮廓,但所有的细节皆被遮挡。焚风通常非常干燥,能够迅速导致冰雪覆盖层的减少,对南极地区的生态环境产生重要影响。
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译者:22级英文学院 阮均怡 22级中文学院 陈俊好 整理编译
原文链接:
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