北京
6月6日凌晨
一条火箭云穿过钟楼上空的视频
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当日正值长征六号甲运载火箭在太原卫星发射中心成功发射，凌晨4时多，陕西、山西、河南等地的居民目睹了一场意外的视觉盛宴。一条壮美的“冰丝绸”在黎明前的夜空中缓缓铺展，散发着神秘的光芒。这并非神迹，而是火箭划破天际时产生的“火箭云”，也被称为火箭发射的“暮光效应”，它是火箭飞行与大气层相互作用的完美产物。
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根据世界气象组织的定义，云是一种水凝物，由液态水或冰或两者结合的微小颗粒组成，悬浮在大气中并且通常不接触地面。事实上，云的形成需要两个基本条件和一个关键因素：充足的水汽、较低的温度以及起到重要作用的凝结核。凝结核的存在，使得大量碰撞的水汽分子得以“团聚”，形成大小不一的云团。
长征六号甲运载火箭飞行过程恰恰通过燃烧化学、流体力学与光学效应的精妙结合，为这条独特“冰丝绸”云的形成创造了条件。
燃烧化学：火箭云的产生来源
作为新一代无毒无污染的中型运载火箭，长征六号甲运载火箭采用液氧和煤油作为推进剂，火箭飞行时，煤油与液氧发生剧烈的燃烧化学反应，产生高达3000℃的气体，其主要成分是水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）以及少量一氧化碳 （CO）、氮氧化物（NOx）和未完全燃烧的碳颗粒。
在温度低至-90°C高空中，这些高温废气从火箭发动机喷管以超音速喷出，极剧的压力变化和超低的外界温度，使得其中的水蒸气迅速膨胀冷却并快速相变，从气态直接凝华成固态冰晶，形成所谓的“火箭羽流凝结尾迹”，这一过程类似于我们冬天呼出的“白气”，但规模要大得多，物理条件也更为极端。
流体力学：火箭云的形态密码
火箭云如墨滴入水般晕染扩散、变形直至最终消散的动态过程，隐含着高层大气独特的物理环境和复杂的流体力学奥秘。
火箭发射时，发动机的喷流往往呈现出美丽的羽毛状气流，人们把这种现象称为羽流现象。
长征六号甲运载火箭尾部羽流中心水蒸气浓度极高，并呈指数级向外扩散。在80公里以上的高度，流体水平方向的扩散速度通常比垂直方向快2-3倍。随着火箭不断攀升，大气压力持续降低，尾迹扩散得越来越宽，导致其形态逐渐“扁平化”。能形成如此显著的尾迹，也印证了长征六号甲运载火箭发动机强大的推力和高效的燃烧性能；清晰、符合预期的云迹扩散，反映出该火箭卓越的飞行稳定性与精确的控制能力。
光学效应：火箭云的可见密钥
事实上，目睹火箭云的条件颇为苛刻，最佳观测时机往往在清晨或黄昏。这是因为当火箭在日出前或日落后发射升空，其在上升过程中会逐渐脱离地球的阴影区。此时，虽然地面仍处于昏暗之中，但高空的火箭尾迹却能捕捉到阳光，被“自上而下”照亮。
对于地面的观察者而言，这条悬浮于暗夜高空、被阳光点亮的尾迹，便如同黑夜中的“发光体”，显得格外璀璨夺目，从而造就了“冰丝绸”惊艳现身的光学奇观。
长征六号甲运载火箭是我国首型固液捆绑式中型运载火箭，采用两级半构型设计，起飞重量约530吨，太阳同步轨道（700千米）运载能力不低于5.5吨。这幕转瞬即逝的“冰丝绸”奇观，正是长征六号甲运载火箭飞行时，燃烧产生的水蒸气在极端高空环境中凝结扩散，在恰逢其时的光线条件下形成。它是人类探索太空征程中，用智慧在天空绘就的一道独特科学风景。
来源/上海航天
文/沈子立、王明明
编辑/杨斯爽
审核/穆檀
监制/姜军
本文转载自公众微信号：观察者网
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