【云相】辰时、午时海峡上空的薄雾、卷层云及米氏散射

心物和

<p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px; color:rgb(237, 35, 8);">一、引言</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">辰时08:30许,海峡上方,低空蒙着一层透光的轻雾,中空无云,高空则有少量卷层云。天空普遍泛着荧荧白光,呈现米氏散射效果,接近海平线尤甚。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">午时12:39,轻雾渐消,高空转蓝,丝状卷云轮廓更加分明。海平线上方低空的荧荧白光仍然存在,与高空的蔚蓝天空形成鲜明对比。可见,随着太阳升高,低空米氏散射依然明显,而高空的瑞利散射则使天空愈显深蓝。</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="color:rgb(21, 100, 250); font-size:20px;">图1、低空、中空、高空的云相 (08:30)</span></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:20px; color:rgb(237, 35, 8);">二、视觉观察</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="color:rgb(21, 100, 250);">(1)低空(约2 km以下):</span></p><p class="ql-block">观者视线仰角约10°以下,海面附近可见一层极薄的轻雾(mist)。逆光眺望,近地平线呈现宽阔的乳白色辉光。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="color:rgb(21, 100, 250);">(2)高空(约6 km以上):</span></p><p class="ql-block">观者视线仰角约10°以上,可见一层极薄、透明的卷层云(Cirrostratus)。由于云层十分稀薄,蓝天仍清晰可见;靠近地平线的低仰角方向,天空略显泛白。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="color:rgb(21, 100, 250);">(3)更高空(约10 km以上):</span></p><p class="ql-block">东南高空(图1左上角)可见飞机尾迹(contrail)。尾迹附近尚有少量卷层云,二者均由高空冰晶组成。</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="font-size:20px; color:rgb(21, 100, 250);">图2、高空的云相(午时12:30)</span></p><p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="font-size:20px; color:rgb(21, 100, 250);"></span></p> <p class="ql-block">午时,高空为蔚蓝色,因为短波段的蓝光在那儿受到了瑞利散射(Rayleigh scattering)。蓝天上有不少丝状卷云。卷云由大量细小冰晶组成,能够把各波段的可见光同时散射,于是卷云通常呈现为乳白色。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">中空、低空都无云,但接近海面的低空却是白色的,而非蓝色。这种乳白色天光并非来自云体或雾纱,而是低空中的海盐气溶胶和微小水滴共同对日光进行的米氏散射所形成的光学效果。</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="color:rgb(21, 100, 250);">图3、天际的荧荧白光(午时12:30)</span></p><p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="color:rgb(21, 100, 250);"></span></p> <p class="ql-block"><b style="color:rgb(237, 35, 8); font-size:20px;">三、常识:米氏散射(Mie scattering)及其光学效果</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="color:rgb(21, 100, 250);">1.什么是米氏散射?</b></p><p class="ql-block">海峡上方的低空中含有海盐气溶胶、尘埃、烟粒以及微小水滴等颗粒。这些颗粒的直径与可见光的波长相近,甚至更大,因此不仅会散射短波光,也会散射长波光。于是,阳光穿越低空时,不能完全沿直线传播,而会向不同方向散射。根据太阳高度和观测角度的不同,低空天际有时呈现橙红色霞光,有时则泛出柔和的乳白色辉光。这种光学现象称为米氏散射(Mie scattering)。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="color:rgb(21, 100, 250);">2.日升前和日落后的霞光为何呈橙红色?</b></p><p class="ql-block">日出前和日落后,太阳位于地平线以下的不远处,阳光以仰角照射地球,需要穿过很长的大气层才能进入我们的视野。抵达低空前,波段短的蓝紫光大多已在传播过程中受到瑞利散射,抵达低空时,光谱中主要剩下红、橙等较长波长的光线。这些光线再经海盐气溶胶和微小水滴散射,于是东方或西方天际出现橙红色或金黄色的天光和彩霞。(请参阅延伸链接中的相关札记。)</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="color:rgb(21, 100, 250);">3.为何天空有时会泛出荧荧白光?</b></p><p class="ql-block">白天,太阳照耀大地或海面,穿越大气的路程略短。途中,在高空被瑞利散射掉的短波光相对较少。阳光来到海面上方的低空,遇到空气中的海盐气溶胶和微小水滴,各波段的光线都会向不同方向散射。我们逆光观测时,各种颜色的散射光共同进入我们的视野,天空便呈现柔和的乳白色辉光。如今天照片中所见,这正是米氏散射的另一种典型光学效果。</p><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:20px; color:rgb(237, 35, 8);">四、实时气象数据</b></p> <p class="ql-block"><b style="color:rgb(21, 100, 250);">基本数据(来自气象部门)</b></p><p class="ql-block"><br></p><ul><li>气温19°C</li><li>露点14°C</li><li>露点差约5°C</li><li>相对湿度73%</li><li>西北偏西微风,时速约4.8公里</li><li>能见度约19公里</li><li>气压1020 mbar。</li></ul><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="color:rgb(21, 100, 250);">数据解读</span></p><ol><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">露点差与湿度:</span>气温与露点之间仅相差约5°C,说明近地层空气较为湿润。相对湿度达到73%,加上海面持续提供水汽,低空容易形成一层极薄的轻雾。西北偏西微风风力较弱,不足以迅速吹散近海湿润空气,因此薄雾得以维持。</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">大气透明度</span>:能见度仍有约19公里,说明这层轻雾很薄,并未发展成浓雾。逆光条件下,轻雾中的微小水滴与海盐气溶胶对日光产生较强的米氏散射,于是地平线附近呈现宽阔的乳白色辉光。</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">大气稳定度:</span>气压约1020 mbar,表明近地面天气总体较稳定;中层无明显云层,高空只有少量卷层云与飞机尾迹。</li></ol><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">由此可见,数据与视觉观察高度吻合:近地层湿润而稳定,中空较干,高空则有少量冰晶云存在。</p> <p class="ql-block"><b style="color:rgb(237, 35, 8);">五、总结</b></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">1、根据天空垂直结构的定位,此刻的实时云相可归纳如下:</p><ul><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">高云区 (10 km以上)</span>: 卷层云、飞机尾迹</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">中云区(2–6 km)</span>: 基本无云</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">低云区(2 km以下)</span>: 极薄轻雾</li></ul><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">2、最容易出现乳白色天光的自然条件:</p><ul><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">地点</span>: 南面临海,低空富含海盐气溶胶和微小水滴,视野辽阔。</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">时辰</span>: 太阳已升至一定高度,光谱中各种波长的可见光均能进入低空,共同参与米氏散射。</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">天气</span>: 天气晴朗,中空基本无云,低空具有适度湿度。</li></ul><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">3、今日观察地点、时辰</p><ul><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">地点</span>:英国南部索伦特海峡北岸</li><li><span style="color:rgb(21, 100, 250);">时辰</span>:2026年7月24日星期五辰时08:30</li></ul><p class="ql-block"><br></p> <p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="color:rgb(21, 100, 250);">图4、午时的云相 (12:30)</span></p><p class="ql-block" style="text-align:right;"><span style="color:rgb(21, 100, 250);"></span></p> <p class="ql-block"><b style="font-size:20px; color:rgb(237, 35, 8);">【附】引申链接:相关话题</b></p><p class="ql-block"><br></p><ul><li><a href="https://www.meipian.cn/5nu7ijuq" target="_blank">【云相】卯时末海峡上空日光散射现象</a></li><li><a href="https://www.meipian.cn/5mahr72t" target="_blank">【云相】曙光初照的海上层积云</a></li><li><a href="https://www.meipian.cn/5lvsf5qm" target="_blank">【云相】四月暮春时节午时高空卷云</a></li><li><a href="https://www.meipian.cn/5loir6k7" target="_blank">【云相】春暖时节的海上卷层云</a></li><li><a href="https://www.meipian.cn/5l1iuykv" target="_blank">【云相】早春卯时索伦特海峡高空卷层云</a></li></ul><p class="ql-block"><br></p>