自带光环,航天发射的时候,为什么会出现如此漂亮的火箭云?


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不知道大家注意到没有 , 火箭发射、中段反导这些航天活动的时候 , 在地面上经常可以看到非常漂亮的巨型“蝌蚪”云彩 , 比如最近又有人看到了 。 它就像“神迹”降临一样 , 有的人还以为是世界末日了 , 或者外星人来了 。 实际上 , 没那么夸张 , 这是“火箭云” , 专业名词“暮光现象”、“暮光效应” 。
【自带光环,航天发射的时候,为什么会出现如此漂亮的火箭云?】
暮光效应

动态的更好看
所谓“暮光效应” , 是指导弹、火箭等各类航天器的发射载具在升空之后 , 燃料燃烧后在大气中留下的凝结尾迹 , 在特殊光照条件下被地面观测到的现象 。 必须要说的是 , 并非所有航天器的发射 , 都会形成“火箭云” , 它必须满足一定的条件 。

并非所有航天器的发射 , 都会形成“火箭云”
具体来说 , 是在日出前或日落后30至60分钟发射的航天器 , 此时地面处于地球的阴影中 , 比如说夜晚 , 而由于地球曲率的关系 , 火箭在高空超音速飞行时 , 却是白天 , 喷射的尾迹在阳光的照射下发生色散 , 此时从地面上 , 就可以观测到凝结尾迹随着空气流动五颜六色不停变换的壮观画面 。 当然 , 由于季节的变化 , 这个日出前或日落后30至60分钟 , 是有一定的浮动的 。


不过 , 火箭发射大家都见过 , 它的尾焰和尾气虽然大 , 但没有大到像“暮光效应”那样夸张 , 横贯上百公里 , 有时候差不多半个中国都能看到 , 这又是什么原因造成的呢?究其原因 , 除了高度之外 , 就是高空大气压力变小 , 尾气扩散变宽 , 放飞自我了 , 就像突然爆开一样 , 具有放大作用 。

放飞自我了
当然 , 有时火箭一、二级分离 , 二级发动机点火 , 在“暮光效应”中也会出现这种突然爆开的效果 。 另外 , 有时候会看到在巨大的“蝌蚪云”后半截 , 有螺旋 , 甚至“吐圈圈” , 像梵高的名画一样 , 它们就是分离的火箭第一级 , 正在喷洒未用完的燃料 。

吐圈圈的是火箭二级

而马斯克的“猎鹰”9火箭 , 由于第一级要回收 , 所以在分离之后要启动RCS发动机 , 进行精确的姿态控制和降落 , “最前面的”是分离后继续往前飞继续工作的二级火箭 , “后面”是回收中的二级 , 所以看起来更壮观 。

猎鹰9火箭云
另外 , 我们看到的“暮光效应” , 很多都是蓝色的 , 其实也有橙色的 , 有时候甚至是先橙色 , 再变成蓝色 , 这是什么原因呢?答案是高空中存在大量的微小粒子 , 能把阳光色散成橙色或者蓝色 。 而先橙后蓝的原因 , 是地球的阴影和光照界面并非单纯的直线分割 , 表层的大气在大尺度上形成了一个微弱的透镜相应 。 而在同样的光学系统中 , 长波的红光有比短波的蓝光更大的偏折角(色差) , 所以火箭从黑夜升空后 , 会先进入红黄光的照射区域 , 之后显偏蓝色 , 则和平时天空显蓝色原因大致一致 , 为小颗粒的瑞利散色 , 更偏重短波蓝光的缘故 。

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