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（Icicle of death）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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