6月6日凌晨

一條火箭云穿過(guò)鐘樓上空的視頻

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當(dāng)日正值長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，凌晨4時(shí)多，陜西、山西、河南等地的居民目睹了一場(chǎng)意外的視覺(jué)盛宴。一條壯美的“冰絲綢”在黎明前的夜空中緩緩鋪展，散發(fā)著神秘的光芒。這并非神跡，而是火箭劃破天際時(shí)產(chǎn)生的“火箭云”，也被稱為火箭發(fā)射的“暮光效應(yīng)”，它是火箭飛行與大氣層相互作用的完美產(chǎn)物。

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根據(jù)世界氣象組織的定義，云是一種水凝物，由液態(tài)水或冰或兩者結(jié)合的微小顆粒組成，懸浮在大氣中并且通常不接觸地面。事實(shí)上，云的形成需要兩個(gè)基本條件和一個(gè)關(guān)鍵因素：充足的水汽、較低的溫度以及起到重要作用的凝結(jié)核。凝結(jié)核的存在，使得大量碰撞的水汽分子得以“團(tuán)聚”，形成大小不一的云團(tuán)。

長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭飛行過(guò)程恰恰通過(guò)燃燒化學(xué)、流體力學(xué)與光學(xué)效應(yīng)的精妙結(jié)合，為這條獨(dú)特“冰絲綢”云的形成創(chuàng)造了條件。

燃燒化學(xué)：火箭云的產(chǎn)生來(lái)源

作為新一代無(wú)毒無(wú)污染的中型運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭采用液氧和煤油作為推進(jìn)劑，火箭飛行時(shí)，煤油與液氧發(fā)生劇烈的燃燒化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高達(dá)3000℃的氣體，其主要成分是水蒸氣（H2O）、二氧化碳（CO2）以及少量一氧化碳 （CO）、氮氧化物（NOx）和未完全燃燒的碳顆粒。

在溫度低至-90°C高空中，這些高溫廢氣從火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管以超音速噴出，極劇的壓力變化和超低的外界溫度，使得其中的水蒸氣迅速膨脹冷卻并快速相變，從氣態(tài)直接凝華成固態(tài)冰晶，形成所謂的“火箭羽流凝結(jié)尾跡”，這一過(guò)程類似于我們冬天呼出的“白氣”，但規(guī)模要大得多，物理?xiàng)l件也更為極端。

流體力學(xué)：火箭云的形態(tài)密碼

火箭云如墨滴入水般暈染擴(kuò)散、變形直至最終消散的動(dòng)態(tài)過(guò)程，隱含著高層大氣獨(dú)特的物理環(huán)境和復(fù)雜的流體力學(xué)奧秘。

火箭發(fā)射時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流往往呈現(xiàn)出美麗的羽毛狀氣流，人們把這種現(xiàn)象稱為羽流現(xiàn)象。

長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭尾部羽流中心水蒸氣濃度極高，并呈指數(shù)級(jí)向外擴(kuò)散。在80公里以上的高度，流體水平方向的擴(kuò)散速度通常比垂直方向快2-3倍。隨著火箭不斷攀升，大氣壓力持續(xù)降低，尾跡擴(kuò)散得越來(lái)越寬，導(dǎo)致其形態(tài)逐漸“扁平化”。能形成如此顯著的尾跡，也印證了長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)大的推力和高效的燃燒性能；清晰、符合預(yù)期的云跡擴(kuò)散，反映出該火箭卓越的飛行穩(wěn)定性與精確的控制能力。

光學(xué)效應(yīng)：火箭云的可見(jiàn)密鑰

事實(shí)上，目睹火箭云的條件頗為苛刻，最佳觀測(cè)時(shí)機(jī)往往在清晨或黃昏。這是因?yàn)楫?dāng)火箭在日出前或日落后發(fā)射升空，其在上升過(guò)程中會(huì)逐漸脫離地球的陰影區(qū)。此時(shí)，雖然地面仍處于昏暗之中，但高空的火箭尾跡卻能捕捉到陽(yáng)光，被“自上而下”照亮。

對(duì)于地面的觀察者而言，這條懸浮于暗夜高空、被陽(yáng)光點(diǎn)亮的尾跡，便如同黑夜中的“發(fā)光體”，顯得格外璀璨奪目，從而造就了“冰絲綢”驚艷現(xiàn)身的光學(xué)奇觀。

長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭是我國(guó)首型固液捆綁式中型運(yùn)載火箭，采用兩級(jí)半構(gòu)型設(shè)計(jì)，起飛重量約530噸，太陽(yáng)同步軌道（700千米）運(yùn)載能力不低于5.5噸。這幕轉(zhuǎn)瞬即逝的“冰絲綢”奇觀，正是長(zhǎng)征六號(hào)甲運(yùn)載火箭飛行時(shí)，燃燒產(chǎn)生的水蒸氣在極端高空環(huán)境中凝結(jié)擴(kuò)散，在恰逢其時(shí)的光線條件下形成。它是人類探索太空征程中，用智慧在天空繪就的一道獨(dú)特科學(xué)風(fēng)景。

來(lái)源：中國(guó)航天科普