陌生的天空

□ 文/ 谭小凤

我们人类对空气的依赖，要远高于对其他古典物质元素的依赖。尽管我们是在地面上行走，偶尔也在水上生活，但我们总是和大气保持着最亲密的接触。为了活下去，我们大口地将它吸入体内，同时我们也受到无常天气变化的影响。

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尽管我们与大气之间的关系是如此的亲密，但大气还是对我们保守了许多秘密。从诡异阴森之光到预示凶兆的炽热，从太空边缘泛着微光的缕缕冰柱到看不见的隐形潮汐，孕育这一切的策源地正是空气。甚至在高空的云端里，也潜伏着大嚼化学物质并因此而影响天气的生命。在浩瀚无垠的天空里到底隐藏着什么秘密呢？欢迎来到天空的神秘一面。

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不可思议的云图风景

云层的秘密正在陆续被揭开，但仍有“顽固不化”的难解之谜

冰和水的微滴汇聚成云，是需要有内核凝聚物在其中起作用的。这内核可以是矿物颗粒，甚至也可是细菌。一些研究者认为宇宙射线也包含在内，他们宣称当大量来自太空的高能量微粒流穿过大气层时，会形成大量的云，给气候带来影响。2012年，欧洲核子研究中心的科学家们报告说，他们发现宇宙射线把大气中的化学物质转换为超细的粉末。这个结果也支持了这个理论。尽管这粉末的颗粒看上去是多么的小，难以成为冰核。

最近，一些关于云层的秘密也被揭开了，比如，飞机如何能在厚厚的云层中冲出一个直径50千米的洞？原来，当飞机在高空云层中飞行时，照例会触发冰晶的形成，由此释放出潜热（还有飞机排放的高温尾气）并掀起呈环状的暖空气圈，结果将向外翻滚的云雾蒸发掉了，云层中就出现了一个大洞。

另一道独特的风景要数像蜂巢一样奇特的云层了，它经常在海岸线周边出现。如今有人认为，它是雨水将空气流驱赶到大海表面所形成的。每股空气流会向外扩散，直到它碰到另外的空气流。当这一切发生时，空气流会再次以蜂窝状模式升起，催生出千姿百态、魅力十足的云朵。

夜光云的频繁出现，则是一个“顽固不化”的难解之谜。它呈半透明状，由很细的冰晶构成，盘桓在离地面80千米高的中流层，远高于普通的云，通常在高纬度地区的黎明或黄昏时分最易见到。但如今，它们变得越来越普通了，美国宇航局的卫星经常发现它也会出现在接近赤道的地方。

这些变化也许是因为气候的改变，导致中间层的大气温度下降，助长了冰在那里的生成。另一种可能性则是，牲畜和工业排放的甲烷上升到中间层，在那里反应形成水，并结成冰晶造成的。抑或是太阳辐射的变化造成的？没人能够确定。

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飞机穿过高空云层后出现的大洞

鲜为人知的高空生命

新的原始生命可能已经在高空出现，研究它们有助寻找外星人

地球上几乎没有什么生物，能像细菌和真菌这些天空的隐形常客那样翱翔得如此高远，它们多半是通过大气而周游世界的 “观光客”，甚至说地球上的生命起始于高空平流层都是可能的。

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研究人员正在观察培养皿中的高空细菌样本

很久以前，我们就对在空气中传播的细菌有所了解，但它们总是担当添加物或偶然的流浪者的次要角色。直到1997年，在奥地利阿尔卑斯山的3 000米上空，水滴汇积成云，显示出更积极一点的变化和存在迹象。奥地利因斯布鲁克大学的伯格特·萨特勒和她的同事们发现，细菌在那些水滴里生长、繁殖，有机酸和酒精是其食物来源。萨特勒还计算出，在全球范围内，生活在云彩中的生命每年要消耗100万~1 000万吨的碳。

其中的一些微生物会使我们的天气发生一些改变。绝大多数雨云是由空气中的微粒物质遇水形成小的冰晶而凝结成的。这些微粒大多是无机物，但在上世纪70年代的一项研究却显示，细菌能做得更好。举例来说，植物病原体丁香假单胞菌携带的一种蛋白质，能以一定的排列顺序“绑定”水分子，促使水在0℃以上结冰。因此丁香假单胞菌被用作造雪机的商用混合物。在自然界，这种细菌能用结冰来破坏植物，导致植物细胞破裂，从而使细菌自身顺利进入植物体内。从那以后，别的细菌和真菌也被发现具备类似的能力。

许多人都怀疑，天空中是否有足够的细菌能影响云层的形成。2007年，加利福尼亚州立大学的吉姆·帕瑞瑟领导了一个研究小组，乘着一架飞机在怀俄明州上空提取云层样本。他们发现三分之一的冰核包含生物物质，包括细菌、真菌孢子和植物体。

在美国另一位研究人员克里斯蒂那看来，给这类“空中瓦砾”提供免费搭车服务的是水循环。这些微生物被吹到空气里，冒着晒坏和脱水的危险坚强地存活一小会儿。这种生存挑战不是无期限的，于是它们衍变为云，随着雨水重新落回地面。

至此，我们仅仅对空气中的生物作短暂的一瞥，没人知晓有多少物种在空气中飘荡，也没有数据显示这些生命往何处演化。“我们不清楚上边的世界。”克里斯蒂那说道。因此，他的小组放了一只气球到平流层以观测是否有生命存在。现在他们还在筛查结果，但有迹象表明，一些早期生命的确在60千米高的上空存在着。这样的生存条件和火星表面惊人相似，寒冷、干燥、空气极其稀薄，阳光强烈照射。所以研究地球大气层外表面的生命，能够给我们探究外星人的存在提供一些启示和体会。

美国国家海洋和大气管理局的阿登·塔克更是提出了一种激进的观点，他认为新的生命可能已经在空气中呈现，原始细胞也许已经在平流层中的优质水滴里形成。他说，这些水滴里的微生物可以从陨石中获取养分，而且，在紫外线照射下，还会发生更为复杂的化学现象。

威力无比的大气潮汐

大气在天上涌动，给我们的生活造成各种影响

当海水受月亮的引力作用而潮起潮落时，我们头顶的空气也遵循着更为复杂的节拍在涌动。太阳的热量与月球的引力相结合，每天循环往复地影响着大气的压力和运动。这类大气潮汐有着令人惊讶的力量，可导致泥石流崩发，也可在空中干扰电波传递、阻截卫星信号。

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大气潮汐很少被人注意到，但它确实在影响我们的生活

在低海拔地区，普通天气的背景下，大气潮汐很少被人注意到。实际上，当大气潮汐向上空涌动时，由于能量的传递，到达大气稀薄的高空时，会达到飓风般的速度。在几十万米的高空，大气潮汐会使大气层密度大增，从而增加在轨道运行卫星的阻力。工程师必须考虑这一因素，才能保证对卫星的跟踪不受影响。

根据美国高校大气研究机构的毛拉·哈根的研究，大气潮汐也会干扰电波通讯。她怀疑在大气层上端，大气潮汐会有助于形成等离子体“泡沫”，扰乱电波讯号传播，包括GPS数据传递。所以，有时候当你抱怨GPS信号不好时，罪魁祸首可能正是空气潮汐。

看到这里你也许会想，大气潮汐也没什么大不了的，因为它是发生在天上，不会影响到地面。其实错了，大气潮汐还会影响我们脚下的地面。美国地质勘探局的威廉·舒尔茨就发现，在科罗拉多州有大块的土石堆正缓慢地沿山体滑下，而土石堆滑落的速度和大气潮汐的发生有密切关系。他解释说，这是因为大气潮汐导致了大气压强分布不均，使地面受力不平衡，从而使塌方处的土壤接触力发生变化。

不该出现的雷霆闪电

科学仍无法解释为何会出现闪电，也许跟遥远超新星的爆炸有关

闪电对于现代科学来说，几乎仍是个难解之谜。尽管我们现在不会像祖先那样认为闪电是诸神使用的武器，但其背后真正的原理，我们却一直没完全弄明白。

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在科学家看来，闪电似乎是不该存在的现象

一个谜团是：如何形成雷雨云的高电荷态？目前最佳的解释就是：当小的冰颗粒和被称为霰的雪泥团之间发生碰撞时就会传递电荷。但这一过程在真正的云层中未被证实。

另一个更大的谜团是：当空气是电绝缘体时，闪电的巨大电流是如何传导的？有种可能是闪电划破了空气，形成了导电等离子体。但这需要有一个特别强的电场，每米要超过100万伏。尽管气象学家放飞了好几百只载有仪器的气球和火箭到雷雨云里以便实地检测，但那些所测到的最强电场也仅为临界值的十分之一。

也许闪电需要某种催化剂来触发？有种理论是涉及到宇宙射线的，这些带电微粒很可能是遥远的银河系里超新星爆炸后的产物，当宇宙射线和空气中的分子相撞时，就会产生足够的能量形成粒子瀑布流。这种瀑布流使空气电离，产生出呈锥形的自由电子射丛，电流就这样传输了。

闪电确实经常会发出X射线和伽马射线，甚至还会有反物质的粒子束。但科学家们没法证明宇宙射线就是闪电的触发器。

为研究超新星是否也牵涉其中，俄克拉荷马州立大学的气象学者威廉·宾斯利同物理学家们组建了一个小组，搭建了一个地面监测系统。“我们把宇宙射线探测器放在发生闪电的地方，看看会有什么发现。”他说道。即使是这样，谜团还是没有解开。被宇宙射线激发出的电子仅存在几微秒，肯定没有足够时间维持大量的电流。

预示厄运的诡异之光

数千年来，一直有人说在地震前会出现诡异的光，这也许是破碎的岩石在放电

通红的天体在空气中漂流，蓝白色片状光线，火花、光芒和火焰猛烈地从地下冲出……所有这些都预示着灾难即将来临。数千年来，一直有人报告在地震前和地震时会出现诡异离奇的光。例如，在1746年，在秘鲁圣洛伦索岛上，摇曳闪烁的地下火焰令典狱长曼纽尔·罗梅洛印象十分深刻，他当即释放了在押犯人，好让他们一起留神察看。3星期后，一场大地震袭击了附近的利马。

有关地震光的影像佐证就更为丰富了。它们往往伴随着震级在6级以上而且震源很浅的大地震。如今人们还不清楚这些光是怎么产生的，但美国宇航局艾姆斯研究中心的弗里德曼·弗罗因德认为，当地壳的岩石受到挤压，就会产生脉动电负荷然后传到地表，这时候岩石变得像电池一样而产生庞大的电能。这个过程只产生低的电压，但能产生一个很强的电场，足够使空气电离并发出明亮的光。

弗罗因德做了相关实验，结果令人鼓舞：在实验室内，被压碎的岩石产生电荷并放出光。而且已经在地震地带测到低频的无线电波，暗示地下确实有电流存在。

目前弗罗因德正在投资给网络照相和资料处理中心去监视这类现象，他希望借助这一体系和人造卫星图像，有一天能像天气预报一样提供地震预报。

宜居气候的最后挣扎

大气还可以为我们提供高品质的服务好几百万年，但是不会更长久了

假使人们没有把事情完全搞糟的话，地球上的大气仍然可以为人类提供高品质的服务好几百万年——但是不会更长久了。太阳正在随着核的收缩和温度变得更高而缓慢地变得更明亮，数亿年后，它的亮度会比现今增强约10%，从而将地球加热到更高的温度，让人极不舒服。从海洋中蒸发的水，会引发恶性温室效应，把地球变成另一个金星。

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迟早有一天，我们的地球会被沙丘所覆盖，只有很少的湖泊散落在无边的沙漠中

另一方面，水蒸气会跑到大气的最上层，被紫外线分解成氧气和氢气。氧气会被留在那里，氢气会因为太轻而跑到太空去。因此，地球上的水会逐渐变少。

到20亿或30亿年以后，海洋可能已经枯竭了。如果火山继续向空气中喷出二氧化碳，地球会变得更加类似金星，可以想像，那时空气中将充满炙热的二氧化碳。

然后我们的地球会被沙丘所覆盖，只是偶然会有猛烈的甲烷雨风暴降临。然后地球将会像月球那样，朝向太阳时，温度变得很高，只有很少的湖泊散落在无边的沙漠中。天空在大部分时间会很清澈，但是会突然间乌云密布，倾盆大雨降落到这片干枯的大地上。这时如果地球上还有人类，他们仍可以从大气中获得水，由于太阳变得更为明亮，他们有更多的能源可以利用，还可能有更大的暴风雨。

在地球上残存的水尚未被耗尽之前，这样的环境可能会持续数亿年之久。当这些水都没有了，所有的生命都将终结。