持續燃燒48年的“地獄之門”

大力出奇跡的“萬花筒組合冰暈”

兩河交匯處的“永恆雷暴”

火山噴發出的“藍色熔岩”

奇異自然現象背後的科學道理究竟是什麼？

光

火瀑布

▲約塞米蒂國家公園，每年二月

每年的2月中旬左右

位於美國加州約塞米蒂國家公園的馬尾瀑布

都會在落日的餘暉中發出橙紅色的光芒

人們將這猶如火焰一般的景象稱爲“火瀑布”

火瀑布的出現其實是一種光學效果

馬尾瀑布整個是完全在一個開放的峭壁之上

而且這個開放的峭壁還是又高又平

造就了獨特的陽光照射的角度和條件

當太陽光在特定的角度照射到瀑布上時

會給瀑布鍍上一層火紅色

遠處看起來就像是一條“火龍”直衝山下

除了特殊的地理位置，和光照角度

還需要足夠融化的雪水

所以也就在2月的某段時間當雪水融化

在日落前的十幾分鍾纔有可能一睹“火瀑布”真容

但在大部分的時間裏，“火瀑布”是這個樣子的↑↑↑

暗夜彩虹

▲坎伯蘭瀑布、維多利亞瀑布等滿月前後

暗夜彩虹即月光下出現的彩虹

——月虹（moonbow）

月虹的形成是由於光在穿過水滴時

被折射分解成了不同的色帶

從而產生出了可見的五顏六色彩帶

月虹通常出現於月亮反方向的天空

如果是在日落後，月亮在東方，月虹就會出現在西方

如果是日出前，月亮在西方，月虹就會出現在東方

無論是彩虹還是月虹，光的來源都是太陽

不同的是，彩虹的光源是由太陽直接照射產生

月虹的光源是由太陽光先照射到了月球

再由月球反射到地球而來

所以月虹的色彩也相應的沒有那麼明顯

月虹的出現需要十分苛刻的條件

首先要保證夜空背景要十分黑暗

另外，月亮位於天空中的角度要低於42°

還有，月亮出現的另一側要有降雨

因此月虹在瀑布附近比較容易出現

全球最有名的兩處月虹景點都是瀑布

一處是位於美國肯塔基州的坎伯蘭瀑布

另一處是贊比亞和津巴布韋交界處的維多利亞瀑布

萬華鏡旋之空

▲不限，鑽石塵、風吹雪等天氣

“萬華鏡旋之空”這個聽起來十分中二的名字

其實是冰暈的一類，但它是冰暈中的極品

專業的來說就是對極少數強度足以產生可觀的

特里科爾萬華鏡式光路的頂級冰暈的加冕

其實可以簡單理解爲“萬花筒版組合冰暈”

下圖爲2018年2月發生在內蒙古海拉爾的

“萬華鏡旋之空”中面向太陽的局部景觀

▲《中國國家地理》2018.07 攝影：高飛

由於攝影鏡頭視角有限

除魚眼鏡頭以外的所有鏡頭都無法拍下全貌

但通過計算機進行模擬

可以再現當時天空中全部景觀的複雜與壯觀

共出現了多達十七八種冰暈

真——“全天域如羣魔亂舞”

▲《中國國家地理》2018.07 計算機模擬：章佳傑

由於中國的地理條件非常獨特

其中北方接近北極圈地帶

這樣的地理條件爲我國帶來過多次“萬華鏡旋之空”

光是近10年間就已記錄過5次“萬華鏡旋之空”

並引起國外氣象專家的關注

海

海底瀑布

▲毛里求斯西南端，常年

所謂的“海底瀑布”並不是我們認爲的

普通的水流形成的瀑布

而是淤泥和沙子不斷的往水下海溝沉積

造成的光學幻覺

毛里求斯附近的海域，洋流十分的強盛

強大的洋流會把泥沙推向大陸架的邊緣

而在大陸架邊緣又存在許多非常深的海溝

當這些泥沙被洋流推向大陸架之後

便會直接流瀉到海溝裏

灰白色的泥沙與深色的海溝形成了強烈的視覺效果

因此在高空俯瞰便會發現這種類似於瀑布的奇觀

▲近距離拍攝的情況 ↑↑↑

實際上這根本就稱不上瀑布

更像是一副天然的3D畫......

死亡冰柱

▲南、北極，未知

死亡冰柱（Icicleofdeath）是指

地球南北極海域發生的一種自然現象

當海面氣溫過低時，海水就會開始結冰

導致其中的鹽分析出

進而冰塊周圍的海水鹽度就會隨之增加

這些高鹽度的海水，有兩個特質：冰點低，密度大

在冰塊周圍溫度降到普通海水的冰點以下時仍不結冰

又因爲密度大的原因不斷下沉

使下方的海水溫度也隨之降到冰點以下，從而凝固

這個過程不斷向海底延伸，從而形成了死亡冰柱

由於冰柱的冷能主要來自海面的低溫

因此，海面回暖後，冰柱也逐漸融化至消失

巨大的冰柱不僅會凍死部分海底生物

也會威脅到正常潛水航行的潛水器

尤其是在佈雷區，水雷接觸到冰柱會引起爆炸

一些科學家團隊認爲

地球上最早的生命可能出現在南北兩極海域

而生命起源是來自海底下的死亡冰柱

他們指出，死亡冰柱的海底鐘乳石的形成過程

爲地球早期生命體提供了必需的條件和繁衍的環境

但此說法還有待考證

熒光海灘

▲馬爾代夫、波多黎各、大連等，日落兩個小時後

專業的來講“熒光海灘”指的是

生物熒光海灣（Bioluminescent Bay）

實際上是一種生物發光現象

所謂的生物發光現象即生物通過體內的一定化學反應

將化學能轉化爲光能進而釋放的過程

“熒光海灘”的主要發光生物是一種

非常原始的單細胞藻類——甲藻類

而甲藻中最爲著名的發光者

可以算是夜光蟲（Noctiluca scintillans）

當它周圍海水被攪動時

它就會由於刺激而發出藍光

當然除了夜光蟲，甲藻類中的

“梨甲藻”和“舌甲藻類”也能形成熒光現象

波多黎各的“蚊子灣”就是“梨甲藻”發光形成的

美國的加利福尼亞海灘以及馬爾代夫的“熒光海灘”

則大多是舌甲藻類發光形成的

不過，這些發光生物雖然沒有毒素

但可能與海中其他生物爭搶氧氣

這對海洋漁業會造成一定的影響

電

永恆雷暴

▲委內瑞拉卡塔通博河每年10月，當地雨季

委內瑞拉卡塔通博河注入馬拉開波湖處

幾乎每晚都會出現閃電，被稱爲“永恆雷暴”

這裏每年差不多有240個夜晚都會有閃電發生

約有140至160個晚上會發生雷暴

每次雷暴的時間都能持續約10小時左右

甚至被當地人視爲天然燈塔

對於這種現象很多科學家給出了各種可能

目前比較可靠的猜測有兩種：

雲與沼氣的碰撞

從安第斯山脈飄過來的雲

由於相互衝撞而產生了暴風雨和閃電

此外，馬拉開波湖沼澤區中有許多有機物質

這些有機物產生了大量沼氣（甲烷）

沼氣上升到雲層後，就會產生放電現象

氣候和地形共同加持

委內瑞拉屬於熱帶雨林氣候

爲雷雨雲的孕育提供了基礎條件

而且馬拉開波湖三面環山，中間是盆地

這樣的地形條件十分有利於雷雨雲的形成

在雷雨雲中，暖溼空氣與冷空氣碰撞在一起

便會產生大量靜電荷

因此出現了雷電交加的暴風天氣

火山閃電

▲日本、印度尼西亞等無法預知

火山閃電並非閃電擊中火山

而是火山噴發帶來的壯觀放電景象

其實，早在公元79年意大利的維蘇威火山猛烈噴發時

就曾有幸存者描述過當時火山閃電的情形：

“在我們身後是令人恐懼的烏雲

被糾纏翻滾的閃電撕裂，顯露出巨大的火焰形象”

關於“火山閃電”（volcanic lightning）的成因

科學家們還沒有定論，但可靠的猜測有兩種

“溼”機制

氣象學家認爲成因和雷暴雲相似

在火山煙流中，火山灰、岩石碎片和冰晶等

通過摩擦碰撞，產生電荷，並在重力的作用下分開

由於有水參與其中，這種機制被劃分爲“溼”機制

“幹”機制

地質學家們認爲火山煙流中的電荷

可能是來源於岩石的破碎、火山灰顆粒的摩擦、

或者是由岩漿與火山口的摩擦

由於沒有冷凝水參與，因此被稱爲“幹”機制

最新的觀測研究結果顯示

“溼”機制和“幹”機制可能共同參與了火山閃電的形成

火

藍色熔岩

▲卡瓦伊真火山，凌晨兩點至四點

印度尼西亞爪哇島的東部有一處複式火山口

卡瓦伊真(Kawah Ijen)火山，與其他火山不同的是

這個火山口流出來岩漿不是紅色，而是藍色

之所以會形成這樣的藍色熔岩是因爲

卡瓦伊真火山的火山口處有一個酸性火山湖

湖水在火山口經過灼燒形成硫磺

當火山內的氣體混合着硫磺噴出

與空氣接觸後就會被點燃

燃燒的氣體有的會凝結成液態

並繼續燃燒着留下山坡

所以這些耀着魔幻光芒的藍色熔漿

其實是含硫岩漿在燃燒

▲火山藍色熔岩

▲含硫物質燃燒

這樣一對比的話

是不是就更一目瞭然了？

地獄之門

▲火山藍色熔岩 土庫曼斯坦，常年

1971年，一支前蘇聯物探隊來到土庫曼斯坦

他們認定“地獄之門”所在的地方蘊藏大量的氣田

當他們在地表淺層發現天然氣準備大幹一場時

由於鑽探設備的崩塌，地面突然陷落

形成了一個直徑69米，深30多米的坑.....

要說這個坑，真是有點坑

因爲它在不斷地向外冒着天然氣

當時的物探人員認爲把氣體燃燒掉是最好的辦法

他們估計氣體會在一星期內燃燒殆盡

但最後燒到了現在

至今也沒有要熄滅的念頭

經過土庫曼斯坦政府的估算

這些年燃燒的天然氣

加起來價值都超過了500億美元

當地政府也是痛心疾首

時刻都在想辦法撲滅這個大坑裏的火

奇異的自然現象總是令人們驚歎

但當下次周圍的朋友向你說起這些神祕的現象時

就會發生一件更加令人驚歎的事情

那就是，看過今天的文章後

你竟然都知道這背後的科學原理

那時，你只需甩出一個深藏功與名的微笑就可以了~

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