持续燃烧48年的“地狱之门”

大力出奇迹的“万花筒组合冰晕”

两河交汇处的“永恒雷暴”

火山喷发出的“蓝色熔岩”

奇异自然现象背后的科学道理究竟是什么？

光

火瀑布

▲约塞米蒂国家公园，每年二月

每年的2月中旬左右

位于美国加州约塞米蒂国家公园的马尾瀑布

都会在落日的余晖中发出橙红色的光芒

人们将这犹如火焰一般的景象称为“火瀑布”

火瀑布的出现其实是一种光学效果

马尾瀑布整个是完全在一个开放的峭壁之上

而且这个开放的峭壁还是又高又平

造就了独特的阳光照射的角度和条件

当太阳光在特定的角度照射到瀑布上时

会给瀑布镀上一层火红色

远处看起来就像是一条“火龙”直冲山下

除了特殊的地理位置，和光照角度

还需要足够融化的雪水

所以也就在2月的某段时间当雪水融化

在日落前的十几分钟才有可能一睹“火瀑布”真容

但在大部分的时间里，“火瀑布”是这个样子的↑↑↑

暗夜彩虹

▲坎伯兰瀑布、维多利亚瀑布等满月前后

暗夜彩虹即月光下出现的彩虹

——月虹（moonbow）

月虹的形成是由于光在穿过水滴时

被折射分解成了不同的色带

从而产生出了可见的五颜六色彩带

月虹通常出现于月亮反方向的天空

如果是在日落后，月亮在东方，月虹就会出现在西方

如果是日出前，月亮在西方，月虹就会出现在东方

无论是彩虹还是月虹，光的来源都是太阳

不同的是，彩虹的光源是由太阳直接照射产生

月虹的光源是由太阳光先照射到了月球

再由月球反射到地球而来

所以月虹的色彩也相应的没有那么明显

月虹的出现需要十分苛刻的条件

首先要保证夜空背景要十分黑暗

另外，月亮位于天空中的角度要低于42°

还有，月亮出现的另一侧要有降雨

因此月虹在瀑布附近比较容易出现

全球最有名的两处月虹景点都是瀑布

一处是位于美国肯塔基州的坎伯兰瀑布

另一处是赞比亚和津巴布韦交界处的维多利亚瀑布

万华镜旋之空

▲不限，钻石尘、风吹雪等天气

“万华镜旋之空”这个听起来十分中二的名字

其实是冰晕的一类，但它是冰晕中的极品

专业的来说就是对极少数强度足以产生可观的

特里科尔万华镜式光路的顶级冰晕的加冕

其实可以简单理解为“万花筒版组合冰晕”

下图为2018年2月发生在内蒙古海拉尔的

“万华镜旋之空”中面向太阳的局部景观

▲《中国国家地理》2018.07 摄影：高飞

由于摄影镜头视角有限

除鱼眼镜头以外的所有镜头都无法拍下全貌

但通过计算机进行模拟

可以再现当时天空中全部景观的复杂与壮观

共出现了多达十七八种冰晕

真——“全天域如群魔乱舞”

▲《中国国家地理》2018.07 计算机模拟：章佳杰

由于中国的地理条件非常独特

其中北方接近北极圈地带

这样的地理条件为我国带来过多次“万华镜旋之空”

光是近10年间就已记录过5次“万华镜旋之空”

并引起国外气象专家的关注

海

海底瀑布

▲毛里求斯西南端，常年

所谓的“海底瀑布”并不是我们认为的

普通的水流形成的瀑布

而是淤泥和沙子不断的往水下海沟沉积

造成的光学幻觉

毛里求斯附近的海域，洋流十分的强盛

强大的洋流会把泥沙推向大陆架的边缘

而在大陆架边缘又存在许多非常深的海沟

当这些泥沙被洋流推向大陆架之后

便会直接流泻到海沟里

灰白色的泥沙与深色的海沟形成了强烈的视觉效果

因此在高空俯瞰便会发现这种类似于瀑布的奇观

▲近距离拍摄的情况 ↑↑↑

实际上这根本就称不上瀑布

更像是一副天然的3D画......

死亡冰柱

▲南、北极，未知

死亡冰柱（Icicleofdeath）是指

地球南北极海域发生的一种自然现象

当海面气温过低时，海水就会开始结冰

导致其中的盐分析出

进而冰块周围的海水盐度就会随之增加

这些高盐度的海水，有两个特质：冰点低，密度大

在冰块周围温度降到普通海水的冰点以下时仍不结冰

又因为密度大的原因不断下沉

使下方的海水温度也随之降到冰点以下，从而凝固

这个过程不断向海底延伸，从而形成了死亡冰柱

由于冰柱的冷能主要来自海面的低温

因此，海面回暖后，冰柱也逐渐融化至消失

巨大的冰柱不仅会冻死部分海底生物

也会威胁到正常潜水航行的潜水器

尤其是在布雷区，水雷接触到冰柱会引起爆炸

一些科学家团队认为

地球上最早的生命可能出现在南北两极海域

而生命起源是来自海底下的死亡冰柱

他们指出，死亡冰柱的海底钟乳石的形成过程

为地球早期生命体提供了必需的条件和繁衍的环境

但此说法还有待考证

荧光海滩

▲马尔代夫、波多黎各、大连等，日落两个小时后

专业的来讲“荧光海滩”指的是

生物荧光海湾（Bioluminescent Bay）

实际上是一种生物发光现象

所谓的生物发光现象即生物通过体内的一定化学反应

将化学能转化为光能进而释放的过程

“荧光海滩”的主要发光生物是一种

非常原始的单细胞藻类——甲藻类

而甲藻中最为著名的发光者

可以算是夜光虫（Noctiluca scintillans）

当它周围海水被搅动时

它就会由于刺激而发出蓝光

当然除了夜光虫，甲藻类中的

“梨甲藻”和“舌甲藻类”也能形成荧光现象

波多黎各的“蚊子湾”就是“梨甲藻”发光形成的

美国的加利福尼亚海滩以及马尔代夫的“荧光海滩”

则大多是舌甲藻类发光形成的

不过，这些发光生物虽然没有毒素

但可能与海中其他生物争抢氧气

这对海洋渔业会造成一定的影响

电

永恒雷暴

▲委内瑞拉卡塔通博河每年10月，当地雨季

委内瑞拉卡塔通博河注入马拉开波湖处

几乎每晚都会出现闪电，被称为“永恒雷暴”

这里每年差不多有240个夜晚都会有闪电发生

约有140至160个晚上会发生雷暴

每次雷暴的时间都能持续约10小时左右

甚至被当地人视为天然灯塔

对于这种现象很多科学家给出了各种可能

目前比较可靠的猜测有两种：

云与沼气的碰撞

从安第斯山脉飘过来的云

由于相互冲撞而产生了暴风雨和闪电

此外，马拉开波湖沼泽区中有许多有机物质

这些有机物产生了大量沼气（甲烷）

沼气上升到云层后，就会产生放电现象

气候和地形共同加持

委内瑞拉属于热带雨林气候

为雷雨云的孕育提供了基础条件

而且马拉开波湖三面环山，中间是盆地

这样的地形条件十分有利于雷雨云的形成

在雷雨云中，暖湿空气与冷空气碰撞在一起

便会产生大量静电荷

因此出现了雷电交加的暴风天气

火山闪电

▲日本、印度尼西亚等无法预知

火山闪电并非闪电击中火山

而是火山喷发带来的壮观放电景象

其实，早在公元79年意大利的维苏威火山猛烈喷发时

就曾有幸存者描述过当时火山闪电的情形：

“在我们身后是令人恐惧的乌云

被纠缠翻滚的闪电撕裂，显露出巨大的火焰形象”

关于“火山闪电”（volcanic lightning）的成因

科学家们还没有定论，但可靠的猜测有两种

“湿”机制

气象学家认为成因和雷暴云相似

在火山烟流中，火山灰、岩石碎片和冰晶等

通过摩擦碰撞，产生电荷，并在重力的作用下分开

由于有水参与其中，这种机制被划分为“湿”机制

“干”机制

地质学家们认为火山烟流中的电荷

可能是来源于岩石的破碎、火山灰颗粒的摩擦、

或者是由岩浆与火山口的摩擦

由于没有冷凝水参与，因此被称为“干”机制

最新的观测研究结果显示

“湿”机制和“干”机制可能共同参与了火山闪电的形成

火

蓝色熔岩

▲卡瓦伊真火山，凌晨两点至四点

印度尼西亚爪哇岛的东部有一处复式火山口

卡瓦伊真(Kawah Ijen)火山，与其他火山不同的是

这个火山口流出来岩浆不是红色，而是蓝色

之所以会形成这样的蓝色熔岩是因为

卡瓦伊真火山的火山口处有一个酸性火山湖

湖水在火山口经过灼烧形成硫磺

当火山内的气体混合着硫磺喷出

与空气接触后就会被点燃

燃烧的气体有的会凝结成液态

并继续燃烧着留下山坡

所以这些耀着魔幻光芒的蓝色熔浆

其实是含硫岩浆在燃烧

▲火山蓝色熔岩

▲含硫物质燃烧

这样一对比的话

是不是就更一目了然了？

地狱之门

▲火山蓝色熔岩 土库曼斯坦，常年

1971年，一支前苏联物探队来到土库曼斯坦

他们认定“地狱之门”所在的地方蕴藏大量的气田

当他们在地表浅层发现天然气准备大干一场时

由于钻探设备的崩塌，地面突然陷落

形成了一个直径69米，深30多米的坑.....

要说这个坑，真是有点坑

因为它在不断地向外冒着天然气

当时的物探人员认为把气体燃烧掉是最好的办法

他们估计气体会在一星期内燃烧殆尽

但最后烧到了现在

至今也没有要熄灭的念头

经过土库曼斯坦政府的估算

这些年燃烧的天然气

加起来价值都超过了500亿美元

当地政府也是痛心疾首

时刻都在想办法扑灭这个大坑里的火

奇异的自然现象总是令人们惊叹

但当下次周围的朋友向你说起这些神秘的现象时

就会发生一件更加令人惊叹的事情

那就是，看过今天的文章后

你竟然都知道这背后的科学原理

那时，你只需甩出一个深藏功与名的微笑就可以了~

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