“閑看庭前花開花落,漫觀天外云卷云舒?!被蛟S人類對于自然和美最初的認(rèn)知就是從燦爛的云霞中獲得的。在眾多形態(tài)的云彩中,有一個調(diào)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(chǎn)生的形態(tài),其特征就是在云的邊界處出現(xiàn)卷曲的浪花形波動,遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(tài)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(qū)別。
普通的波狀云因重力波形成,會在云體或云底出現(xiàn)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(fā)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(fēng)產(chǎn)生影響,在兩者合力之下,很容易出現(xiàn)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(tài)展示,并被我們捕捉到。但是當(dāng)波動氣流向上發(fā)展的部分發(fā)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(xiàn),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(dāng)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(yīng)也會使云彩中產(chǎn)生波浪。
和波狀云不同,開爾文-亥姆霍茲波則因邊界層不穩(wěn)定形成,且出現(xiàn)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?;旧祥_爾文-亥姆霍茲波的持續(xù)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(xiàn),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(fēng)的切變中尋找答案是最為可行的途徑。當(dāng)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(fā)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(xiàn)在人們眼前了。
本文由中國人民大學(xué)附屬中學(xué)第二分校一級教師王和意進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。