是谁创造了神奇的寒夜灯柱

大自然如同一位神奇的魔术师，时不时地带给我们惊喜和震撼。神奇的寒夜灯柱天象就是大自然赐予我们的视觉盛宴。

2021年11月24日夜，黑龙江哈尔滨市的市民惊奇地发现，天空中竟然出现了一条条垂直的光柱。它们悬浮于天地之间，五彩斑斓，色彩缤纷，美轮美奂，犹如天外来客，其情景如梦似幻，颇具神秘感。有人说，那是“天女下凡”；也有人说，那是外星飞船降临；还有人说，那是灵异事件……其实，这种奇异的天象是一种在特定气象条件下产生的有趣大气光学现象—冰晕现象，学名叫“寒夜灯柱”。

寒夜灯柱天象背后的科学原理并不复杂，简单来讲，就是光的镜面反射现象。

寒夜灯柱究竟是如何产生的？要形成这种奇异的天象，需要具备哪些要素，它们又各自发挥了哪些作用？下面，就让我们通过气象视角，来了解寒夜灯柱这种奇异天象的“身世”吧。

冰晶—不可或缺的“幕布”

在寒夜灯柱产生的过程中，冰晶起到了决定性作用：大气中排列的冰晶就像一层层舞台幕布，挡在地面和夜空之中，成为地面灯光的“幕布”。

我们知道，空气中含有大量的水蒸气，它们凝结后会成为水滴；若水蒸气发生凝华，就变成了冰晶。凝华是寒冷地区很容易出现的一种天气现象：过低的气温让大气里的水汽结冰，形成细小的冰晶。生活中，我们肉眼能够辨认的云中就含有大量的水滴和冰晶。

那么，是不是有了冰晶，就能看到寒夜灯柱呢？

当然不是。因为并不是所有的冰晶都对寒夜灯柱的出现做出了贡献。大气中的冰晶主要有柱状冰晶（柱晶）和片状冰晶（片晶）两种，这两类冰晶都是六棱柱形的。此外，还有罕见的角锥状冰晶（锥晶）和异形冰晶（异晶）。其中，片状冰晶对寒夜灯柱现象做出的贡献最大。

片状冰晶产生于空气非常寒冷且下层大气结构相当稳定的环境中。其形成一般会受到空气温度与湿度等因素的影响。如果夜空中悬浮着大量呈水平方向排列的片状冰晶，且天空无风，这些冰晶就会像一面面微型镜子一般飘浮于空中。此时，在大气层竖直方向上，各类灯光被处在不同高度的片状冰晶反射和折射，最终集合成了一根根光柱。这就是我们所看见的寒夜灯柱。

气象监测显示，当气温在-20～-10℃时，冰晶和水滴并存，对于形成片状冰晶最为有利。从-10℃等温线开始，冰晶一般是随着高度增高而逐渐增多。尤其是在降雪前后，由于气温下降和空气湿度增大，非常有利于冰晶的形成。

光源—举足轻重的“灯爷”

除了冰晶，寒夜灯柱的主要贡献者中还包括人造光源；否则，即使冰晶在天地之间形成了“幕布”，缺少照射光源，也无法产生寒夜灯柱。

这与彩虹的形成有着相同的原理；所不同的是，彩虹反射的是太阳光线，而在寒夜灯柱的形成过程中，人造光源的贡献最大。在无雨的天气情况下，这些人造光源在人类肉眼中就是原始的点光；而在下雨天，由于雨滴的反射和折射，我们所看到的就是线状或多维度的射线状光束。

能够照射在冰晶上发生反射的地面光源有许多，如地面的射灯，城市中明亮的街灯、探照灯、霓虹灯等。2022年10月，韩国济州岛就发生了一次寒夜灯柱现象。据当地气象厅分析，这次寒夜灯柱是由在济州岛近海作业的渔船灯反射造成的。2022年，我国内蒙古锡林浩特市也出现了一次寒夜灯柱现象。寒夜灯柱现象的出现与当地照明灯光有关。通常情况下，地面上的灯光是什么颜色，寒夜灯柱就会是什么颜色的。

气象要素—不容小觑的“小人物”

有了光源和冰晶“幕布”，神奇的寒夜灯柱还需要另外一个重要的参与者，那就是气象要素。

气温是其中最重要的因素。因为冰晶需要在较低的天气条件下才能形成，尤其当气温在-20℃以下时，对冰晶的形成最为有利；不过，气温也不是越低越好，因为气温过低时，容易形成棱形冰晶，不利于光线的竖向反射。

另一个重要的气象影响要素就是风速。冰晶的质量非常小，尤其是片状冰晶，如果风速太大，冰晶会随风剧烈摆动，不容易成为完整的准镜面，我们也就无法看到上下笔直的“灯柱”奇观了。气象工作者在分析2015年锡林浩特市冬季寒夜灯柱现象时发现，在该现象发生的4个小时内，锡林浩特市大多处于风速为2米每秒的微风时段。这意味着，要想看到寒夜灯柱，只能在微风或是无风的天气条件下。

即使具备了上述条件，也并不意味着寒夜灯柱一定会出现。较高的相对湿度，低空没有明显的云雾遮挡，降温、降雪前后……也是影响寒夜灯柱现象的因素。这也是为什么大多数寒夜灯柱发生在高寒地区降雪前后、天气较通透的夜间的重要原因。

更为罕见的暖夜灯柱

由于出现冰晶是形成寒夜灯柱的必要条件，人们曾一度认为，温度较高的热带、亚热带地区是不可能出现这一奇特景观的；然而，令人没有想到的是，除了寒夜灯柱，在自然界中还有一种与其形成原理类似的大气光学现象—暖夜灯柱。

暖夜灯柱是一种出现在非极寒地区的“灯柱”现象，比寒夜灯柱更加罕见。2019年9月14日，山东烟台就出现了暖夜灯柱。2019年和2020年，广东深圳和福建平潭等地也接连出现了超级罕见的暖夜灯柱。2020年5月10日，厦门出现暖夜灯柱：从“灯柱”正下方仰头看，天上显出了厦门市街道的轮廓，堪称“天上的街市”。以上这些城市并未处于极寒地区，且“灯柱”现象发生时，气温均在20℃以上。

暖夜灯柱是如何产生的呢？

暖夜灯柱的形成原理与寒夜灯柱相同，但出现的条件更为苛刻：由于地表温度较高，暖夜灯柱的发生需要以大幅的降温过程为背景，同时需要光源照射强度可以达到冰晶“镜面”形成的高度。因此，暖夜灯柱比寒夜灯柱更加罕见。

气象专家认为，由于夜间不存在太阳辐射，因而地面成为大气的直接热源，高空大气吸收的地面辐射比近地面空气更少，所以高空大气的温度更低。此时，当高空大气湿度达到一定程度时，正好可以满足冰晶的形成条件。然而，有了冰晶并不意味着一定会出现暖夜灯柱，要想看到它还必须具备无风、少遮挡等气象条件。不过，由于高空中的空气流动往往比地表更加频繁，因此，高空无风状态也比地表更为难得；此外，夜空需要具备较好的通透性，低空没有明显的云雾遮挡才能满足暖夜灯柱的形成条件。事实上，气温的高低并不是形成暖夜灯柱的决定性因素，真正起决定性作用的是风力和大气云层的状况。以前文提到的厦门暖夜灯柱为例。当天下午，厦门出现降雨，并且降雨在傍晚前后停止，此时空气湿度相对较大，加之高空风力较小，因而冰晶状的卷云形成了一种类似“镜面”的效果，从而将地面上的灯光反射到夜空中，这才有了暖夜灯柱奇景。

总而言之，无论“寒夜”还是“暖夜”，想要看到“灯柱”现象都需要严格的气候背景和天气要素配合。根据对近年来寒夜灯柱现象发生地统计分析，我国寒夜灯柱的最佳观赏地在新疆北部、内蒙古、黑龙江三个地区。这些地方出现的寒夜灯柱具有很高的观赏价值，其绝美程度可以和极光比肩。

【责任编辑】赵 菲