这片令人惊叹的彩虹云，还真不是AI生成的图像
环球科学约 5 分钟
撰文 | Holly Large
编译 | 不周
如今，人工智能（AI）生成的图像与真实影像之间的界限越来越模糊，看到那些“美得不像真的”照片，人们难免多一分狐疑。前段时间互联网上疯传的“彩虹云”视频，自然也逃不过质疑的目光。不过这一次，它们还真不是AI生成的虚假图像。
2022年，美国亚利桑那州帕克峡谷上空曾出现过虹彩云现象。
图片来源：Ericlyons via Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
两个月前，印度尼西亚Jonggol上空出现了一批色彩斑斓的云朵，吸引了当地居民驻足仰望。人们纷纷把照片和视频发到社交媒体上，这些内容获得的关注远超寻常的日落美图，关于“彩虹云”成因的猜测也越来越多。
图片来源：GQuiroga/Wikipedia
当然，有人怀疑这些视频是AI合成的。但这一次，所谓“彩虹云”千真万确——它其实是一种名为“虹彩云”的大气光学现象。
“七彩祥云”的成因
虹彩云通常出现在高积云、卷积云、荚状云和卷云中。这种现象需要满足几个苛刻的条件：阳光充足，云层足够薄，太阳位于合适角度，同时云中还必须存在大量大小相近的微小水滴或冰晶。
图片来源：Azmulx/Wikipedia
正因如此，这种现象并不常见。但当所有条件同时满足时，阳光照射到这些微小颗粒上，会发生衍射。无数次衍射共同作用，便形成了云层表面那些仿佛被水彩颜料晕染出的彩虹色带。
尽管虹彩云看上去拥有彩虹色泽，但它的成因与普通彩虹并不相同。彩虹主要由雨滴对阳光的折射和反射产生，而虹彩云则来自光在尺寸近乎一致的微小颗粒间发生的衍射。因此，它往往呈现出更加柔和、梦幻的色彩，看上去甚至比许多AI生成图像更假。
这是用手机拍摄的挪威孔斯贝格上空的极地平流层云照片。
图片来源：Stein Arne Jensen via Flickr (Public Domain)
事实上，大气中的水滴和冰晶还会制造出许多令人惊叹的天空奇景，例如极地地区冬季出现的极地平流层云，以及环绕地平线的弧形云。不过，如果论最不可思议的云彩奇景，或许不应只考虑地球。
火星上的云彩奇景
这种粉彩糖果般的云彩并非地球独有。火星大气中含有大量二氧化碳，因此除了由水冰构成的云之外，还可能形成由固态二氧化碳——也就是干冰——构成的云层。美国航空航天局（NASA）的“好奇”号火星车（Curiosity rover）就曾在火星上拍摄过这种绚丽景象。
在地球上，抬头看见太阳从云层缝隙中探出头来并不稀奇。但火星的大气极其稀薄干燥，这使得云本身成为了一种罕见的景观。火星云通常会在一年中最冷的时候出现在赤道上空，那时火星在其轨道上距离太阳最远。但大约在2019年时，科学家发现“好奇”号上空比往年更早出现了几片纤薄云层。为了避免错过这一现象，研究团队从次年（火星年），即2021年1月起便开始持续观测天空。果然，那些“早到”的云再次出现。
“好奇”号火星车于2021年3月31日日落后不久拍摄到了这些夜光云。
图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS
2021年3月，“好奇”号拍下了它们在落日余晖中闪闪发亮的画面。随着太阳逐渐沉入地平线下方，云中的冰晶继续散射阳光，使这些高空云层在渐暗的天幕背景上显得格外醒目。由于这种云在夜幕降临后仍会继续反射阳光，因此也被称为“夜光云”。
火星上的普通水冰云通常形成于60千米以下的高度，但这些夜光云的位置远高于此。科学家因此推测，它们很可能并非由水冰组成，而是由固态二氧化碳构成的“干冰云”。
在“好奇”号拍摄的黑白图像中，这些云呈现出明显的波纹状结构。而最吸引人的，则是其中那些带有虹彩的“珍珠云”。它们会闪烁出蓝色、绿色乃至红色的微光，成为火星天空中少有的绚丽色彩。
“如果你看到一朵云里泛着闪闪发亮的柔和粉彩色，那是因为云中粒子的大小几乎完全一致。”美国空间科学研究所（Space Science Institute）的大气科学家Mark Lemmon解释说，“这种情况通常出现在云刚形成的时候，因为所有粒子都以相同速率增长。”
Lemmon表示，如果有人能够站在“好奇”号附近的火星地表，肉眼其实也能看到这些颜色，只是远不如照片中那样鲜艳。“每次看到那些颜色显现出来，我都会忍不住惊叹。能在火星上看到这么丰富的色彩，真的太酷了。”
然而，比这些云的色彩更吸引科学家的，是它们背后的谜团。
火星云踪迹之谜
NASA“探路者”号（Pathfinder）探测器早在1997年便首次观测到这种火星云。“好奇”号于2012年登陆火星，却直到2019年才第一次见到它们。而同样长期工作的“毅力”号火星车（Perseverance），至今仍未发现类似现象。
为什么这种云仅出现在“好奇”号所处的盖尔陨击坑，却迟迟没有出现在“毅力”号所在的耶泽罗陨击坑？研究人员推测，这可能与火星大气中的重力波有关。所谓重力波，是一种在流体内部传播的垂直波动，类似海洋中的波浪。它们可能改变局部温度和气流条件，从而促使二氧化碳凝结成晶体。
“好奇”号火星车于2023年拍摄到的夜光云。
图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS
“理论上，二氧化碳不应该在这里凝结成干冰，因此一定存在某种机制让局部环境冷却到足够低的温度，”Lemmon解释道，“但我们对火星重力波的了解仍然有限。究竟为什么这种夜光云会在一处形成，却无法在另一处形成，我们至今还没有完全搞清楚。”
原文链接：
https://www.iflscience.com/amazing-videos-of-rainbow-clouds-over-indonesia-arent-ai-earth-really-is-just-that-cool-sometimes-83418
https://www.iflscience.com/nasas-curiosity-snaps-rare-colourful-shining-clouds-on-mars-59873
https://www.iflscience.com/watch-iridescent-dry-ice-clouds-above-mars-spotted-by-nasa-rover-78025
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