Светящиеся облака ночью



СЕРЕБРИСТЫЕ ОБЛАКА, самые высокие облачные образования в земной атмосфере, образующиеся на высотах 70–95 км. Их называют также полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Именно последнее название, наиболее точно отвечающее их внешнему виду и условиям их наблюдения, принято как стандартное в международной практике.

Наблюдать серебристые облака можно лишь в летние месяцы: в Северном полушарии в июне-июле, обычно с середины июня до середины июля, и лишь на географических широтах от 45° до 70°, причем в большинстве случаев от 55° до 65°. В Южном полушарии в конце декабря и в январе на широтах от 40° до 65°. В это время года и на этих широтах Солнце даже в полночь опускается не очень глубоко под горизонт, и его скользящие лучи освещают стратосферу, где на высоте в среднем около 83 км появляются серебристые облака. Как правило, они видны невысоко над горизонтом, на высоте от 3° до 15° градусов в северной части неба (для наблюдателей Северного полушария). При внимательном наблюдении их замечают ежегодно, но высокой яркости они достигают далеко не каждый год.


Днем, даже на фоне чистого голубого неба, эти облака не видны: очень уж они тонкие, «эфирные». Лишь глубокие сумерки и ночная тьма делают их заметными для наземного наблюдателя. Правда, с помощью аппаратуры, поднятой на большие высоты, эти облака можно регистрировать и в дневное время. Легко убедиться в поразительной прозрачности серебристых облаков: сквозь них прекрасно видны звезды.

Для геофизиков и астрономов серебристые облака представляют большой интерес. Ведь эти облака рождаются в области температурного минимума, где атмосфера охлаждена до –70° С, а иногда и до –100° С. Высоты от 50 до 150 км исследованы слабо, поскольку самолеты и аэростаты туда не могут подняться, а искусственные спутники Земли не способны надолго туда опуститься. Поэтому до сих пор ученые спорят как об условиях на этих высотах, так и о природе самих серебристых облаков, которые, в отличие от низких тропосферных облаков, находятся в зоне активного взаимодействия атмосферы Земли с космическим пространством. Межпланетная пыль, метеорное вещество, заряженные частицы солнечного и космического происхождения, магнитные поля постоянно участвуют в физико-химических процессах, происходящих в верхней атмосфере. Результаты этого взаимодействия наблюдаются в виде полярных сияний, свечения атмосферы, метеорных явлений, изменений цвета и продолжительности сумерек. Предстоит еще выяснить, какую роль эти явления играют в развитии серебристых облаков.


В настоящее время серебристые облака представляют собой единственный естественный источник данных о ветрах на больших высотах, о волновых движениях в мезопаузе, что существенно дополняет исследование ее динамики другими методами, такими, как радиолокация метеорных следов, ракетное и лазерное зондирование. Обширные площади и значительное время существования таких облачных полей дает уникальную возможность для прямого определения параметров атмосферных волн различного типа и их временной эволюции.

В силу географических особенностей этого явления серебристые облака в основном изучаются в Северной Европе, России и Канаде. Российские ученые внесли и вносят в эту работу весьма значительный вклад, причем немалую роль играют квалифицированные наблюдения, полученные любителями науки.

Открытие серебристых облаков.

Некоторые упоминания о ночных светящихся облаках встречаются в работах европейских ученых 17–18 вв., но они имеют отрывочный и нечеткий характер. Временем открытия серебристых облаков принято считать июнь 1885, когда их заметили сразу десятки наблюдателей в разных странах. Первооткрывателями этого явления считаются Т.Бэкхаус (Backhouse T.W.), наблюдавший их 8 июня в Киссингене (Германия), и астроном Московского университета Витольд Карлович Цераский, обнаруживший их независимо и впервые наблюдавший вечером 12 июня (по новому стилю).
последующие дни Цераский вместе с известным пулковским астрофизиком А.А.Белопольским, работавшем тогда в Московской обсерватории, подробно изучил серебристые облака и впервые определил их высоту, получив значения от 73 до 83 км, подтвержденные через 3 года немецким метеорологом Отто Иессе (O.Jesse).

Ночные светящиеся облака произвели на Цераского большое впечатление: «Облака эти ярко блистали на ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, с легким голубоватым отливом, принимая в непосредственной близости от горизонта желтый, золотистый оттенок. Были случаи, что от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялось и неясно видимые предметы резко выступали. Иногда облака образовывали слои или пласты, иногда своим видом похожи были на ряды волн или напоминали песчаную отмель, покрытую рябью или волнистыми неровностями… Это настолько блестящее явление, что совершенно невозможно составить себе о нем представление без рисунков и подробного описания. Некоторые длинные, ослепительно серебристые полосы, перекрещивающиеся или параллельные горизонту, изменяются довольно медленно и столь резки, что их можно удерживать в поле зрения телескопа».

Наблюдение серебристых облаков.


Следует помнить, что с поверхности Земли серебристые облака могут наблюдаться только в период глубоких сумерек, на фоне почти черного неба и, разумеется, при отсутствии более низких, тропосферных облаков. Необходимо отличать сумеречное небо от зоревого неба. Зори наблюдаются в период ранних гражданских сумерек, когда центр солнечного диска опускается под горизонт наблюдателя на глубину от 0° до 6°. Солнечные лучи при этом освещают всю толщу слоев нижней атмосферы и нижнюю кромку тропосферных облаков. Заря характерна богатым разнообразием ярких красок.

Во вторую половину гражданских сумерек (глубина Солнца 3–6°) западная часть небосвода имеет еще довольно яркое зоревое освещение, но в соседних участках небо уже приобретает глубокие темно-синие и сине-зеленые оттенки. Область наибольшей яркости неба в этот период называют сумеречным сегментом.

Наиболее благоприятные условия для обнаружения серебристых облаков создаются в период навигационных сумерек, при погружении Солнца под горизонт на 6–12° (в конце июня в средних широтах это бывает часа за 1,5–2 по истинной полночи). В это время земная тень закрывает нижние, наиболее плотные, запыленные слои атмосферы, и освещаются только разреженные слои, начиная с мезосферы. Рассеянный в мезосфере солнечный свет образует слабое сияние сумеречного неба; на этом фоне легко обнаруживается свечение серебристых облаков, которые привлекают к себе внимание даже случайных свидетелей. Различные наблюдатели определяют их цвет как жемчужно-серебристый с голубоватым отливом или бело-голубой.


В условиях сумерек цвет серебристых облаков кажется необычным. Порой облака как бы фосфоресцируют. По ним движутся еле заметные тени. Отдельные участки облачного поля становятся значительно ярче других. Через несколько минут более яркими могут оказаться соседние участки.

Несмотря на то, что скорость ветра в стратосфере составляет 100–300 м/с, большая высота серебристых облаков делает их почти неподвижными в поле зрения телескопа или фотокамеры. Поэтому первые фотографии этих облаков были получены Иессе еще в 1887. Несколько групп исследователей во всем мире систематически изучают серебристые облака как в Северном, так и в Южном полушариях. Исследование серебристых облаков, как и других трудно прогнозируемых явлений природы, предполагает широкое привлечение любителей науки. Каждый естествоиспытатель, независимо от его основной профессии, может внести свой вклад в коллекцию фактов об этом замечательном атмосферном явлении. Качественную фотографию серебристых облаков можно получить с помощью простейшей любительской камеры. Например, можно использовать фотоаппарат «Зенит» со штатным объективом «Гелиос-44»; при диафрагме 2,8–3,5 и пленке чувствительностью 100–200 ед. ГОСТ рекомендуются выдержки от 2–3 до 10–15 секунд. Очень важно, чтобы во время экспозиции камера не дрожала; для этого желательно использовать надежный штатив, но в крайнем случае достаточно прижать камеру рукой к косяку окна, дереву или камню; при спуске затвора обязательно следует пользоваться тросиком.


Чтобы полученные снимки представляли не только эстетический интерес, но и имели научный смысл и дали бы материал для последующего анализа, необходимо точно фиксировать обстоятельства съемки (время, параметры аппаратуры и фотоматериалов), а также использовать простейшие приспособления: светофильтры, поляризационные фильтры, зеркало для определения скорости перемещения контрастных деталей облаков.

По внешнему виду серебристые облака имеют некоторое сходство с высокими перистыми облаками. Для описания структурных форм серебристых облаков при их визуальном наблюдении разработана международная морфологическая классификация:

Тип I. Флер, наиболее простая, ровная форма, заполняющая пространство между более сложными, контрастными деталями и имеющая туманное строение и слабое нежно-белое с голубоватым оттенком свечение.

Тип II. Полосы, напоминающие узкие струйки, как будто бы увлекаемые потоками воздуха. Часто располагаются группами по несколько штук, параллельно друг другу или переплетаясь под небольшим углом. Полосы делят на две группы – размытые (II-a) и резко очерченные (II-b).

Тип III. Волны подразделяют на три группы. Гребешки (III-a) – участки с частым расположением узких, резко очерченных параллельных полос, наподобие легкой ряби на поверхности воды при небольшом порыве ветра. Гребни (III-b) имеют более заметные признаки волновой природы; расстояние между соседними гребнями в 10–20 раз больше, чем у гребешков. Волнообразные изгибы (III-c) образуются в результате искривления поверхности облаков, занятой другими формами (полосами, гребешками).


Тип IV. Вихри также подразделяют на три группы. Завихрения с малым радиусом (IV-a): от 0,1° до 0,5°, т.е. не больше лунного диска. Они изгибают или полностью скручивают полосы, гребешки, а иногда и флер, образуя кольцо с темным пространством в середине, напоминающее лунный кратер. Завихрения в виде простого изгиба одной или нескольких полос в сторону от основного направления (IV-b). Мощные вихревые выбросы «светящейся» материи в сторону от основного облака (IV-c); это редкое образование характерно быстрой изменчивостью своей формы.

Зона максимальной частоты наблюдения серебристых облаков в Северном полушарии проходит по широте 55–58°. В эту полосу попадают многие крупные города России: Москва, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Красноярск, Нижний Новгород, Новосибирск, Челябинск и др., и лишь несколько городов Северной Европы и Канады.

Свойства и природа серебристых облаков.

Диапазон высот, на которых образуются серебристые облака, вообще весьма стабилен (73–95 км), но в некоторые годы сужается до 81–85 км, а иногда расширяется до 60–118 км. Часто облачное поле состоит из нескольких довольно узких по высоте слоев. Основной причиной свечения облаков служит рассеяние ими солнечного света, но не исключено, что некоторую роль играет и эффект люминесценции под действием ультрафиолетовых лучей Солнца.


Прозрачность серебристых облаков чрезвычайно высока: обычное облачное поле задерживает всего около 0,001% проходящего сквозь него света. Именно характер рассеяния солнечного света серебристыми облаками позволил установить, что они представляют собой скопления частиц размером 0,1–0,7 мкм. О природе этих частиц высказывались самые разные гипотезы: предполагалось, что это могут быть ледяные кристаллы, мелкие частицы вулканической пыли, кристаллы поваренной соли в ледяной «шубе», космическая пыль, частицы метеорного или кометного происхождения.

Яркие серебристые облака, впервые наблюдавшиеся в 1885–1892 и, по-видимому, не замечавшиеся до этого, наводили на мысль, что их появление связано с каким-то мощным катастрофическим процессом. Таким явлением было извержение вулкана Кракатау в Индонезии 27 августа 1883. По сути, это был колоссальный взрыв с энергией, равной взрыву двадцати водородных бомб (20 Мт ТНТ). В атмосферу было выброшено около 35 млн тонн вулканической пыли, поднявшейся на высоту до 30 км, и огромная масса водяного пара. После взрыва Кракатау были замечены оптические аномалии: светлые зори, уменьшение прозрачности атмосферы, поляризационные аномалии, кольцо Бишопа (коричнево-красный венец вокруг Солнца с внешним угловым радиусом около 22° и шириной 10°; небо внутри кольца светлое с голубоватым оттенком). Эти аномалии продолжались около двух лет, постепенно ослабевая, и серебристые облака появились лишь к концу этого срока.


Гипотезу о вулканической природе серебристых облаков первым высказал немецкий исследователь В.Кольрауш в 1887; он считал их сконденсировавшимися парами воды, выброшенными при извержении. Иессе в 1888–1890 развил эту идею, полагая, что это не вода, а какой-то неизвестный газ (возможно, водород) был выброшен вулканом и замерз в виде мелких кристаллов. Высказывались мнения, что вулканическая пыль также играет роль в формировании серебристых облаков, поскольку служит центрами кристаллизации водяного пара.

Постепенное накопление наблюдательных данных давало факты, говорившие явно не в пользу вулканической гипотезы. Анализ световых аномалий после крупнейших вулканических извержений (Мон-Пеле, 1902; Катмаи, 1912; Кордильеры, 1932) показал, что лишь в редких случаях они сопровождались появлением серебристых облаков; скорее всего это были случайные совпадения. В настоящее время вулканическая гипотеза, которая в начале 20 в. считалась общепринятой и даже проникла в учебники метеорологии, имеет лишь историческое значение.

Возникновение метеорной гипотезы происхождения серебристых облаков также связано с грандиозным природным явлением – Тунгусской катастрофой 30 июня 1908. С точки зрения наблюдателей, среди которых были весьма опытные астрономы и метеорологи (В.Деннинг, Ф.Буш, Э.Эсклангон, М.Вольф, Ф.Архенгольд, Д.О.Святский и др.), это явление проявило себя главным образом различными оптическими аномалиями, наблюдавшимися во многих европейских государствах, в европейской части России и Западной Сибири, вплоть до Красноярска. Наряду со светлыми зорями и «белыми ночами», наступившими там, где их обычно даже в конце июня не бывает, многими наблюдателями было отмечено появление серебристых облаков. Впрочем, в 1908 никто из очевидцев оптических аномалий и светящихся облаков ничего не знал о Тунгусском метеорите. Сведения о нем появились в печати лишь около 15 лет спустя.


В 1926 мысль о связи между этими двумя явлениями была независимо высказана первым исследователем места Тунгусской катастрофы Л.А.Куликом и метеорологом Л.Апостоловым. Леонид Алексеевич Кулик подробно развил свою гипотезу, предложив вполне определенный механизм образования серебристых облаков. Он считал, что не только крупные метеориты, но и обычные метеоры, полностью разрушающиеся как раз на высотах 80–100 км, поставляют в мезосферу продукты своей возгонки, которые конденсируются затем в частицы тончайшей пыли, формирующей облака.

В 1930 известный американский астроном Х.Шепли, а в 1934 независимо от него английский метеоролог Ф.Дж.Уиппл (не путать с американским астрономом Ф.Л.Уипплом) высказали гипотезу, что Тунгусский метеорит был ядром небольшой кометы с пылевым хвостом. Проникновение вещества хвоста в земную атмосферу привело, по их мнению, к возникновению оптических аномалий и к появлению серебристых облаков. Впрочем, представление о том, что причиной оптических аномалий 1908 было прохождение Земли сквозь облако космической пыли, высказал еще в 1908 один из очевидцев «светлых ночей» того периода Ф. де Руа, конечно, ничего не знавший о Тунгусском метеорите.

В последующие годы метеорную гипотезу поддерживали и развивали многие астрономы, стремясь объяснить с ее помощью наблюдаемые особенность серебристых облаков – их морфологию, широтное и временное распределение, оптические свойства и т.п. Но метеорная гипотеза в ее чистом виде с этой задачей не справилась, и с 1960 ее развитие практически прекратилось. Но роль метеорных частиц как ядер конденсации и роста кристаллов льда, составляющих серебристые облака, до сих пор остается бесспорной.

Сама по себе конденсационная (ледяная) гипотеза развивалась независимо с 1917, но долгое время не имела достаточных экспериментальных оснований. В 1925 немецкий геофизик А.Вегенер на основе этой гипотезы рассчитал, что для конденсации пара в ледяные кристаллы на высоте 80 км температура воздуха должна быть около –100° C; как выяснилось в ходе ракетных экспериментов спустя 30 лет, Вегенер оказался весьма недалек от истины. Начиная с 1950 в работах В.А.Бронштэна, И.А.Хвостикова и др. была развита метеорно-конденсационная гипотеза серебристых облаков; в ней метеорные частицы играют роль ядер конденсации, без которых образование в атмосфере капель и кристаллов из пара чрезвычайно затруднено. Эта гипотеза отчасти опирается на результаты ракетных экспериментов, в ходе которых на высотах 80–100 км были собраны микроскопические твердые частицы с намерзшей на них ледяной «шубой»; при запуске ракет в зону наблюдавшихся серебристых облаков количество таких частиц оказывалось в сотню раз больше, чем в отсутствие облаков.

Помимо упомянутых «классических» гипотез выдвигались и другие, менее традиционные; рассматривалась связь серебристых облаков с солнечной активностью, с полярными сияниями, с другими геофизическими явлениями. Например, источником водяного пара в мезосфере считалась реакция атмосферного кислорода с протонами солнечного ветра (гипотеза о «солнечном дожде»). Одна из последних гипотез связывает серебристые облака с возникновением озоновых дыр в стратосфере. Область формирования этих облаков изучается все активнее в связи с космическим и стратосферным транспортом: с одной стороны, запуски мощных ракет с водородо-кислородными двигателями служат важным источником водяного пара в мезосфере и стимулируют формирование облаков, а с другой – появление в этой области облаков создает проблемы при возвращении космических аппаратов на Землю. Необходимо создание надежной теории серебристых облаков, дающей возможность прогнозировать и даже управлять этим явлением природы. Но до сих пор многие факты в этой области неполны и противоречивы.

Владимир Сурдин

Источник: www.krugosvet.ru

Петр Далин, Виталий Ромейко, Николай Перцев, Владимир Перминов
«Природа» №11, 2015

Человеку свойственно отмечать памятные даты и юбилеи. И сейчас, отпраздновав 50-летие Института космических исследований РАН, мы хотим еще раз поговорить о необычном атмосферном явлении, которое тоже встречает очередной «круглый» день рождения. Речь идет о серебристых облаках. Данный феномен, внезапно засиявший на ночном небе 130 лет назад, не был мимолетным, не исчез с небесного свода так же внезапно, как это присуще кометам, а продолжает приковывать внимание наблюдателей ночного неба и исследователей атмосферы каждый летний сезон и теперь. Каковы же современные научные достижения в изучении интересного атмосферного процесса?

Начало эпохи

Об истории открытия облаков необычного вида мы уже рассказывали читателям журнала*, здесь вспомним лишь двоих исследователей — нашего соотечественника и автора названия. Русский астроном, приват-доцент, а позже профессор Московского университета Витольд Карлович Цераский регулярно проводил фотометрические измерения блеска звезд в период с 1875 по 1916 г. Под утро 30 мая 1885 г. (12 июня по новому стилю) он возвращался в Московскую обсерваторию после загородной прогулки, и его внимание неожиданно привлекли удивительно яркие светящиеся облака, переливающиеся на фоне сумеречного сегмента [1]. Важно отметить, что странные облака были замечены одновременно и повсеместно в Европе и России в июне и июле 1885 г. Среди западных первооткрывателей и исследователей ночных облаков стоит выделить немецкого астронома Отто Йессе, посвятившего часть своей жизни изучению именно ночных облаков и предложившего поэтичное название «серебристые облака», которое в России закрепилось как научный термин. Эквивалентный международный термин — noctilucent clouds, NLC (ночные светящиеся облака).

Часто можно услышать такой вопрос: «Почему серебристые облака не были замечены до 1885 г.?». Исследуя исторический аспект изучения серебристых облаков (СО) [2], мы убедились, что первые надежные наблюдения СО были выполнены действительно в июне 1885 г. И Цераский, и Йессе специально отмечали, что не могли бы пропустить такие облака, появись они в прежние годы [2, 3]. Вообще-то в литературе сохранились более ранние описания ночных облаков, но среди них нет ни одного свидетельства, которое бы однозначно приводило признаки, присущие серебристым облакам. Поэтому такие сообщения всегда будут оставаться неопределенными.

Предполагается, что причина грандиозных появлений СО летом 1885 г. заключается в двух вулканических извержениях, произошедших практически одновременно в 1883 г. Первое, длительное, закончилось катастрофой — вулкан Кракатау в Индонезийском архипелаге в конце августа взорвался, выбросив в атмосферу огромное количество водяного пара (100–200 Мт) и вулканической пыли (20 км3). Второе мощное извержение состоялось 6 октября: проснулся вулкан Августин на юге Аляски, который также внес свой вклад в атмосферу в виде выброшенного водяного пара и аэрозольных частиц. Благодаря глобальному переносу воздушных масс и вертикальной диффузии водяной пар и вулканическая пыль через полтора года поднялись высоко в атмосферу до высот 80–90 км в субполярных и полярных широтах, где под воздействием низких температур послужили «строительным материалом» для образования колоссального числа ледяных частиц. Именно последние и образовали необычно яркие и протяженные поля серебристых облаков, зарегистрированные многочисленными наблюдателями в Европе и России летом 1885 г.

Необходимо отметить тот факт, что после 1885 г. ночные светящиеся облака появлялись практически каждый год уже без заметной корреляции с вулканическими извержениями XX–XXI в. Вероятной причиной этого эффекта стало постепенное увлажнение области высот 80–90 км, связанное с ростом концентрации метана, — предположительно из-за усиления антропогенной (индустриальной) активности в конце XIX — начале XX в. [4]. Об этом еще пойдет речь впереди.

Где и когда наблюдаются?

Серебристые облака — самые высокие облака в земной атмосфере. Они образуются в области очень холодного атмосферного слоя — мезопаузы на высотах 80–90 км в летнее время, когда температура мезопаузы понижается до своих минимальных значений, лежащих в пределах от −140° до −120°C. Это самые низкие температуры в земной атмосфере. СО наблюдаются в ночное время с середины мая по середину августа в Северном полушарии и с середины ноября по середину февраля — в Южном. Наиболее благоприятные условия для их наблюдений складываются на широтах 55–60°, хотя диапазон широт, на которых могут появляться ночные облака, достаточно широк и составляет 45–90°. Из-за того, что СО образуются высоко над земной поверхностью, ледяные частицы радиусом 30–100 нм рассеивают свет уже зашедшего за горизонт светила, и серебристые облака остаются видимыми в течение всей ночи или значительной ее части, тогда как все другие типы облаков в ночное время имеют темно-серый цвет (или совсем невидны), поскольку не освещаются Солнцем. Пример ночных светящихся облаков показан на рис. 1. Более подробную информацию об условиях их наблюдений можно найти в работе [5].

Как образуются?

Для формирования и существования ледяных частиц на высотах 80–90 км, где атмосферное давление на пять-шесть порядков меньше приземного, требуется выполнение трех условий. Во-первых, нужна очень низкая температура (те самые от −140° до −120°C). Во-вторых, необходимо достаточное количество водяного пара, в среднем четыре-пять молекул H2O на 1 млн молекул окружающего воздуха (4–5 ppmv). В-третьих, для роста ледяных кристаллов должны присутствовать ядра конденсации, которыми служат метеорная пыль, гидратированные ионные кластеры (скопления ионов с присоединенными молекулами воды) и пыль земного происхождения, включая вулканический аэрозоль.

Общая схема образования ледяных частиц состоит в следующем. На ядрах конденсации начинают намерзать молекулы водяного пара, когда первые оказываются в высотном интервале 82–87 км (т. е. в зоне, где температуры уже опускаются ниже точки замерзания льда). К ледяным частицам присоединяется все больше и больше молекул воды, кристаллы растут в размере и оседают вниз под действием силы тяжести. Когда размер ледяных частиц превысит 30 нм, они становятся способными рассеивать достаточное количество солнечного света, чтобы быть видимыми как облака с поверхности земли в ночное время. Более подробно с физикой образования серебристых облаков можно ознакомиться в уже упоминавшейся статье в «Природе» и в работах [5–7].

Необходимо отметить важную (а возможно, и решающую) роль метана (CH4) в общем глобальном балансе водяного пара в средней атмосфере. Метан — парниковый газ, поступающий в атмосферу с земной поверхности, в том числе из-за жизнедеятельности человека, связанной с сельским хозяйством и промышленными выбросами. Молекулы метана легче молекул окружающего воздуха, поэтому они медленно диффундируют, поднимаясь вверх. Выше 30 км метан фотодиссоциирует и окисляется с образованием воды. В среднем одна молекула метана производит в мезосфере две молекулы воды [4]. Отсюда следует, что метан служит там мощным дополнительным источником влажности. Если происходит существенное увеличение концентрации метана из-за антропогенной активности, это должно значительно повысить уровень влажности в мезопаузе. В свою очередь, должна возрасти активность серебристых облаков, так как размер ледяных частиц зависит от числа свободных молекул H2O. Но как мы покажем ниже, активность ночных облаков практически не изменяется на протяжении последних пяти десятилетий.

Космические будни

Строго говоря, определение «ночные облака» применять в нашей космической эре не совсем корректно, поскольку серебристые облака существуют и в дневное время и их можно наблюдать со спутников и орбитальных станций «с изнанки», сверху. Наблюдаемые из космоса облака в литературе принято называть полярными мезосферными (ПМО или, по-английски, PMC). Впервые их удалось заметить космонавту А. А. Леонову 18–19 марта 1965 г. с борта космического корабля «Восход-2». Первые же целенаправленные наблюдения ПМО были выполнены в мае и июле 1973 г. исследователем П. Вейцем с борта американской орбитальной станции Skylab.

С 1978 г. регулярные исследования ПМО ведутся в основном американскими геофизическими спутниками НАСА. До недавнего времени наблюдения с них проводились в так называемой лимбовой геометрии (прибор сканировал участок атмосферы вблизи касательной к земному шару, при этом ПМО регистрировались как светлые точки). Для такого сканирования используются ультрафиолетовые (252–292 нм) фотометры, которые измеряют интенсивность солнечного света, рассеянного частицами ПМО под разными углами. При этом спутник, в отличие от земного наблюдателя, не ограничен погодными условиями и временем суток и может регистрировать ПМО круглосуточно.

Космонавты и астронавты часто наблюдают серебристые облака через иллюминаторы орбитальных станций. Значительное внимание серебристым облакам уделяли отечественные космонавты В. В. Коваленок, Г. М. Гречко, А. С. Иванченков, В. П. Савиных, В. Г. Титов, А. Ю. Калери, О. В. Котов, Ф. Н. Юрчихин. В течение 10–15 мин им удавалось увидеть яркие протяженные поля СО на фоне атмосферного лимба, тогда как наблюдателям с Земли для этого требовалась целая ночь. Замечательный фотоархив снимков светящихся облаков, сделанных Юрчихиным с борта Международной космической станции (МКС), можно посмотреть на его веб-сайте. Один из таких снимков представлен на рис. 2. Недавно, в марте 2014 г., на внешней стороне МКС были установлены четыре обзорные видеокамеры, которые работают автоматически в реальном времени и при удачном стечении обстоятельств могут зарегистрировать СО, появившиеся на средних широтах.

25 апреля 2007 г. с целью изучения СО был успешно запущен американский космический аппарат AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere — ‘микрофизика льда в мезосфере’), продолжающий работать и в настоящее время. Огромное преимущество данного проекта — возможность регистрации СО при вертикальной геометрии, т. е. наблюдение светящихся облаков в надире на фоне поверхности Земли. Фотокамеры одного из его научных приборов CIPS (Cloud Imaging and Particle Size — ‘пространственное регистрирование облаков и оценка размера частиц’) направлены на земную поверхность и делают фотосъемку в жесткой ультрафиолетовой (УФ) части спектра на длине волны 265 нм. Вообще-то из-за полного поглощения жестких УФ-лучей озоновым слоем на высоте 20–40 км земная поверхность невидима для космических фотокамер на данной длине волны. Но если образуются серебристые облака (располагающиеся выше озонового слоя), они рассеивают УФ солнечный свет и становятся заметны на черном фоне снимков. Данная методика позволяет определять положение СО относительно земли с точностью до 1 км, а также определять «тонкую» структуру облаков, т. е. изучать мелкомасштабные волновые процессы с длиной волны до 5 км. Космические снимки показывают, что СО непрерывно существуют в летний период и наблюдаются круглосуточно в полярных регионах обоих полушарий выше широт 70°. Можно сказать, что над полярными регионами нашей планеты (но только в летнее время) образуется ледяной «континент» в атмосфере на высотах 80–85 км, иллюстрацией чему служит композиционный снимок на рис. 3. От «континента» часто откалываются «айсберги», которые постепенно перемещаются в субполярные и средние широты благодаря ветру, имеющему летом компоненту в направлении с севера на юг, и эти айсберги становятся видимыми наблюдателю с поверхности земли в ночное время как поля серебристых облаков.

Взгляд с Земли

Несмотря на огромные преимущества аппарата AIM, цифровые камеры прибора CIPS не могут регистрировать ПМО/СО, образующиеся на субполярных и средних широтах ниже 62°. Поэтому наблюдения из космоса не могут предоставить полноценную картину о пути «жизни» облаков от момента их образования до сублимации. Следовательно, наземные наблюдения не теряют своей актуальности, но значительно дополняют исследования СО из космоса. Не нужно забывать и о том, что временное и пространственное разрешение наземных наблюдений на порядок превышает аналогичные показатели, получаемые из космоса.

С 2004 г. в Северном полушарии начала функционировать сеть цифровых автоматических фотокамер для регистрации СО и изучения их пространственно-временной динамики. Данная сеть получила название САФСО — Сеть автоматической фотосъемки серебристых облаков. Идея и техническая реализация САФСО была разработана авторами данной статьи при поддержке любителей-энтузиастов наблюдений СО в нескольких странах мира: России, Швеции, Литве, Дании, Великобритании и Канаде. Летом 2015 г. сеть включала в себя семь стационарных наблюдательных пунктов, расположенных в Москве, Новосибирске, Петропавловске-Камчатском, Атабаске (Канада), Глазго (Шотландия), Силкебурге (Дания) и Вильнюсе (Литва), рис. 4. В Московской обл. и Литве работают по три синхронных камеры, а в Дании и Канаде — по две. Достоинство данной сети — расположение фотокамер вдоль одного широтного круга (53–56° с. ш.), что позволяет проводить сравнимые наблюдения СО, когда создаются условия одинаковой освещенности сумеречного сегмента Солнцем и близкие физические условия в мезопаузе (температура и скорость ветра в ней зависят от географической широты). Наличие двух и трех камер (разнесенных на расстояние 20–100 км) в одном пункте дает возможность выполнять триангуляционные измерения с целью определения высот СО, а значит, исследовать динамические волновые процессы в трехмерном пространстве в области мезопаузы. САФСО работает по единой программе наблюдений с 20 мая по 15 августа каждого года с использованием режима покадровой съемки (time lapse) через одноминутный интервал. Первые научные результаты на основе измерений САФСО опубликованы в работе [8].

Стоит отметить следующие научные достижения, полученные на основе измерений САФСО. По ее данным можно проследить распространение атмосферных планетарных волн, из которых наиболее значимы волны с периодами в два и пять дней. Распространяясь через слой, где могут возникать серебристые облака, они изменяют соответствующим образом частоту появления и яркость СО. Так, в 2006 и 2007 гг. двухдневные планетарные волны повлияли на активность СО в большей степени, чем пятидневные волны. Напомним читателю, что яркость серебристых облаков оценивается визуально по пятибалльной шкале, от 0 (отсутствие облаков) до 5 (максимальная яркость).

Детальное сопоставление появлений и яркости СО с температурой в мезопаузе, измеренной спутниковыми методами, показывает, что светящиеся облака действительно очень чувствительны к изменению температуры и существуют при минимальных ее значениях в диапазоне от −138° до −126°С. При температурах выше −126°С облака практически (за редкими исключениями) не наблюдаются.

Определенное внимание в наших исследованиях уделяется изменениям яркости СО. Было замечено, что влияние планетарных волн на изменение яркости СО небольшое, в среднем их вклад составляет 3–5%. Поэтому приходится искать другой механизм, ответственный за оставшуюся значительную часть вариаций яркости светящихся облаков. Вероятный кандидат на эту должность — атмосферные гравитационные волны (АГВ). Действительно, мы всегда наблюдаем АГВ различных масштабов в серебристых облаках — в виде полос, волнообразных изгибов, гребней и гребешков; случаи, когда облака представлены только однородным флером, встречаются редко. При прохождении АГВ через слой СО их яркость изменяется (в одной области пространства яркость уменьшается, в другой — увеличивается), а иногда светящиеся облака могут полностью исчезнуть. С помощью САФСО мы изучили ряд интересных случаев распространения АГВ, среди которых можно выделить так называемый мезосферный фронт (зарегистрированный двумя камерами в Канаде), при котором четко видна резкая «серебристая» граница протяженностью более 300 км. Она разделяет мезопаузу на холодную область, заполненную серебристыми облаками, и теплую, в которой облака полностью отсутствуют. Мы выяснили, что причина такого феномена заключается в резком температурном перепаде в 20–25°, возникающем на границе фронта. При этом обнаружилось: граница «серебристого» фронта может сильно изменять свою высоту, достигая 96 км, что на 10–12 км превышает обычный уровень высот СО.

Другой уникальный случай в наблюдениях СО наглядно свидетельствует о связи верхних слоев атмосферы с метеорологическими явлениями в тропосфере. Речь идет об изолированной волне (т. е. АГВ), которая образовала в области мезопаузы компактный слой СО размером 65–70 км. Анализ распространения волны через атмосферу и метеорологической ситуации в нижележащих атмосферных слоях позволил определить источник генерации АГВ — им оказался атмосферный фронт в тропосфере на высоте 5 км. При этом волна смогла пройти сквозь всю толщу атмосферы до высот 83–85 км, где и образовала слой серебристых облаков.

От нормы к аномалии

За последние 50 лет благодаря всему массиву наблюдений, составляющему десятки тысяч появлений СО, удалось выявить их устойчивые сезонно-климатические особенности. Но на фоне типичных, более или менее стандартных случаев стали отмечаться и не укладывающиеся в привычные рамки, «аномальные» появления облаков.

Начиная с 60-х годов прошлого столетия поступают сообщения о возникновении серебристых облаков не только в ранние и поздние сроки, но и вне традиционной зоны их видимости. Накопленный статистический материал позволил различить целый ряд характерных видов аномалий.

Сезонные аномалии. К ним относят ранние и поздние появления СО, т. е. до мая и после августа. Например, 15, 16 и 23 сентября 1968 г. в вечернее время ночные светящиеся облака в виде размытого флера и полос возникли над южным Казахстаном в районе оз. Балхаш (46,9° с. ш.). 29 декабря 1978 г. СО были замечены с самолета на маршруте Москва — Алма-Ата. 10–11 апреля 1982 г. вблизи Ленинграда на горизонте были видны яркие (до пяти баллов) серебристые облака вместе с полярным сиянием. 28 декабря 1973 г. СО в виде ярких гребешков, гребней и волн наблюдали с самолета в районе Балтийского моря. А 12 февраля 1976 г. СО были замечены в районе Томска.

Широтные аномалии. Эти аномалии определяют видимость СО вне их «традиционной» зоны появления, чаще всего в южных районах Северного полушария. Так, 9 декабря 1972 г. с борта самолета наблюдались наклонные светящиеся полосы серебристых облаков над Сирией и Ираком. До этого самая южная точка наблюдений находилась на 44,5° с. ш. в Крыму, в районе г. Бахчисарая, и на юге Франции в г. Барде (44° с. ш.). Тогда, в ночь с 1 на 2 июля 1908 г., их появление связывали с крупнейшей космической катастрофой — Тунгусским взрывом. 2 июля 2011 г. СО были сфотографированы с самолета над Денвером (штат Колорадо, 38° с. ш.), а 13 октября 2012 г. — над Ираном (в районе горы Салабан, 38° с. ш.). Космонавт-исследователь Савиных также отмечал во время полетов появление СО вне зоны их традиционной видимости.

Временные аномалии. В данном случае имеется в виду продолжительность видимости СО в каком-либо регионе. Отмечено, что средняя непрерывная длительность их видимости для одного пункта составляет 3,7 ночи. Вместе с тем бывали эпизоды, когда она составляла более 10 ночей. Например, в Московской обл. в 1977 г. СО наблюдались в течение 12 ночей, в 1981 г. — 13 ночей, в 1987 г. — 22 ночи подряд. В северных районах (в районе Тунгусской катастрофы, 60° с. ш.) ночные светящиеся облака наблюдались без перерыва 13 ночей в 1995 г.

Искусственные СО. Как показали расчеты и наблюдения, источником, который может обеспечить образование высотных облаков в наш космический век, стали жидкостные ракеты вторых ступеней мощных ракетоносителей, отрабатывающих на высотах 50–160 км. При каждом запуске ракетоноситель типа «Союз» выбрасывает около 11 т водяного пара, а американский носитель «Шаттл» — до 350 т на высотах 100–115 км. В связи с увеличением ракетных выбросов естественно ожидать увеличения интенсивности облакообразования в мезосфере за последние три-четыре десятилетия [9], однако окончательной ясности в этом вопросе нет. Стоит отметить запуск ракеты-носителя «Союз-2.1а» из Плесецка 22 мая 2009 г., при котором феерические искусственные серебристые облака были одновременно сфотографированы из Петрозаводска (наблюдателем А. Мезенцевым), из Вологды (наблюдателем А. Смирновым) и из Москвы (автоматической камерой САФСО). Формирование и динамика этих искусственных СО подробно рассмотрены в работе [10].

Тунгусская аномалия. Последствия вторжения в атмосферу Тунгусского космического тела были столь масштабными, что заслуживают отдельного пункта. Наблюдение СО над Западной Европой и Россией после Тунгусской космической катастрофы 30 июня 1908 г. представляло особый интерес. Через 15 ч после взрыва и на протяжении последующих трех дней отмечались мощные оптические аномалии в виде свечения неба и появления ярких СО. В этот период их наблюдали по меньшей мере в 42 пунктах в широтном и долготном интервале 44,8–59,0° с. ш., 2,4° з. д. — 46,1° в. д. соответственно. Аномально яркие сумерки видели непрерывно в течение нескольких ночей. Многие наблюдатели прямо указывали на то, что «…свет исходил из светящейся дымки облаков… ». При этом одной из особенностей данного появления было наличие развитых морфологических структур с волновыми образованиями длиной от 3 до 300 км, характеризующими наиболее активные периоды появления СО. Общая занимаемая ими площадь, по минимальным оценкам, составила 10–12 млн км2.

Существует целая серия наблюдений, связывающая образование серебристых облаков с крупными взрывами, вулканическими извержениями. В 1985 г. при работе на орбитальной станции «Салют-7» Савиных удалось зафиксировать уникальный случай образования аэрозольных облаков, имеющих значительное сходство с серебристыми, при мощном извержении вулкана Руис в Колумбии.

Перспективы активности

В настоящее время самым дискуссионным остается вопрос о наличии долговременных трендов в характеристиках СО, и тому есть причины. Дело в том, что эти облака — очень тонкие по структуре атмосферные образования (как отмечалось выше, размер ледяных частиц составляет десятки нанометров, т. е. порядка одной тысячной толщины человеческого волоса). Небольшие вариации температуры или влажности в летней мезопаузе способны существенно изменить активность формирования и существования СО. Следовательно, ночные светящиеся облака могут служить прекрасным естественным индикатором возможных климатических изменений, происходящих в земной атмосфере. Данная тема сегодня очень актуальна как в научных, так и в политических сообществах, она широко обсуждается в интернете, в печати и докладах об изменениях климата на уровне глав государств. Единого мнения по вопросу, происходят ли действительно эти изменения, нет, и сомнения сохраняются, как мы покажем ниже на примере активности СО за последние десятилетия. Кроме того, так исторически сложилось, что существуют два различных атмосферных сообщества («наземное» и «космическое»), которые отстаивают две противоположные точки зрения о наличии трендов в активности СО. «Наземное» научное сообщество (к которому относится наша группа) опирается на долговременные измерения активности СО, выполненные в Московской обл. за период с 1962 г. по настоящее время. «Космическое» сообщество изучает активность СО на основе спутниковых измерений начиная с 1978 г. В конце прошлого — начале нашего века было опубликовано достаточно много научных работ, которые показывали, что согласно наземным наблюдениям, значимые вековые тренды в активности СО отсутствуют, а согласно космическим — присутствуют. И здесь нужно отметить, что обработка космических измерений СО — дело нетривиальное, сопряженное с рядом объективных трудностей. В их число входят такие, как единая калибровка измерений, полученных различными спутниками, а также выбор порогового значения сигнала для идентификации присутствия или отсутствия слоя СО в анализируемых данных. Кроме того, активность СО сильно зависит от широты места наблюдения: например, частота появлений СО может увеличиваться в полярных широтах (65–90°), но оставаться неизменной в средних и приполярных широтах (50–65°).

Теперь рассмотрим долговременные наземные наблюдения СО в Московской области. Верхняя часть рис. 5 показывает частоту появлений СО (число появлений СО, нормированное на число ясных и полуясных ночей за каждый летний сезон наблюдений). Хорошо заметно, что за период 1962–2014 гг. долговременной тренд в частоте появлений СО близок к нулю (0,0002±0,0029 число / год). Нижняя часть этого рисунка иллюстрирует относительную яркость СО в баллах (суммарную яркость СО, нормированную на число ясных и полуясных ночей за каждый летний сезон). Видно, что имеется слабый положительный долговременной тренд (0,051±0,066 балл / год), но он статистически незначим. В наших предыдущих работах показано отсутствие статистически значимых трендов по другим независимым наблюдениям светящихся облаков в Дании, Литве, Канаде и Шотландии за последние два-три десятилетия, а обобщение этой важной темы представлено в недавней работе [11], где еще раз убедительно продемонстировано, что значимого увеличения активности СО на 57–62° с. ш. нет.

В недавней публикации «космического» сообщества вырисовывается похожая картина [12]. Авторы тоже пришли к выводу, что за период 1979–2013 гг. статистически значимые вековые тренды отсутствуют как в частоте появлений, так и в яркости СО на средних и субполярных широтах в диапазоне 50–64° с. ш. Отметим, что в данной работе был использован новый критерий для порога регистрации сигнала СО, благодаря чему и были определены новые значения трендов, близкие к нулю и статистически незначимые (в противоположность результатам своих более ранних работ, показывающих статистически значимые положительные тренды в частоте и яркости СО в данном широтном диапазоне). Все эти новейшие достижения резюмированы в [11]. На самом деле противоречий между наземными наблюдениями и космическими измерениями СО не обнаруживается, если рассматривать один и тот же временной период их наблюдений на средних и субполярных широтах 50–64° Северного полушария.

И снова о глобальных климатических изменениях

Прежде всего мы должны сделать важное, на наш взгляд, замечание о сути климатических изменений, возможно, происходящих в земной атмосфере. Как известно, три главных парниковых газа (CO2, H2O и CH4) рассеивают обратно к поверхности Земли ее инфракрасное излучение, приводя таким образом к знакомому всем «парниковому эффекту» (рис. 6). В том случае, если происходит увеличение концентрации парниковых газов, температура в нижней части атмосферы до высоты 10 км должна постепенно расти. Однако существует обратная сторона этого процесса: температура средней и верхней атмосферы должна постепенно уменьшаться одновременно с увеличением температуры в тропосфере. Данная схема показана в левой части рис. 6: красная прямая линия схематично изображает увеличение температуры в тропосфере, а синяя — уменьшение температуры в средней и верхней атмосфере. Этот очевидный эффект следует из закона сохранения энергии для теплового излучения, переизлучаемого поверхностью Земли в космическое пространство.

Выше мы обосновали, что статистически значимых трендов ни в яркости, ни в частоте появлений СО нет, что также верно и для спутниковых наблюдений СО в средних и субполярных широтах 50–64° с. ш. Яркость облаков — сильная степенная функция от концентрации молекул воды (значение показателя степени зависит от различных подходов к моделированию формирования ледяных частиц в мезопаузе и варьируется в пределах от двух до восьми). В работе [11] показано: если существуют долговременные тренды в температурном и влажностном режиме в летней мезопаузе, они должны быть одного знака: либо оба отрицательные, либо оба положительные. Но пока долговременный тренд в температуре в области летней мезопаузы инструментально однозначно не определен, на вопрос о его существовании уверенно ответить нельзя.

Недавние модельные исследования [13] для области верхней мезосферы и мезопаузы показали: наряду со статистически значимым отрицательным многолетним (1961–2009) температурным трендом имеется и положительный тренд в концентрации водяного пара, что можно было бы объяснить увеличением метана в мезосфере из-за антропогенной активности. Однако, как мы отмечали выше, в реальности должны наблюдаться тренды или одного знака, или нулевые. Только в последнем случае можно объяснить наблюдаемую многолетнюю неизменность в яркости и частоте появлений серебристых облаков за последние полвека.

В настоящее время рассматриваемые вопросы о долговременных трендах в параметрах ночных облаков и в свойствах летней мезопаузы остаются открытыми и, несомненно, требуют дальнейших рядов наблюдений СО, а также нового моделирования физических и динамических процессов, происходящих в летней мезопаузе.

О пользе серебристых облаков

Часто приходится слышать прозаические вопросы: «Зачем наблюдать серебристые облака?» или «Какую пользу могут они принести народному хозяйству страны?». На них можно предложить следующие ответы. СО — тонкий атмосферный феномен и прекрасный естественный индикатор климатических изменений, возможно, происходящих в атмосфере нашей планеты. А это несомненно волнует значительное число людей. В настоящей статье мы показали, что за последние пять десятилетий активность СО практически не увеличилась, а если и увеличилась, то незначительно: небольшой положительный тренд в яркости СО определяется с большой статистической ошибкой. По-видимому, и сейчас существуют слабые изменения в температурно-влажностном режиме в области летней мезопаузы, но, чтобы заключить, насколько они значимы, нужно проводить дальнейший мониторинг и изучение ночных светящихся облаков, с тем чтобы уменьшить статистическую ошибку характеристик вековых трендов. Вторым, а возможно, и первым по значению ответом служит тот факт, что тематика наблюдения серебристых облаков — это замечательная научно-прикладная дисциплина для подрастающего поколения. Мы знаем, что много школьников, студентов и просто молодых людей не спят летними ночами, а наблюдают эти завораживающие ночные облака. И совершенно правильно делают, поскольку индивидуальный наблюдатель с правильно организованной системой наблюдения СО за несколько лет способен внести ценный вклад в изучение статистических характеристик СО, предоставить важную для науки информацию о пространственно-временных свойствах ночных облаков. Ведь в наше время современные цифровые методы регистрации позволяют относительно просто и недорого наладить наблюдения СО с помощью простой цифровой камеры с технологией покадровой съемки. И конечно, не нужно забывать о культурно-образовательном аспекте в том плане, что организация небольших кружков юных наблюдателей СО позволит повысить уровень физико-астрономического образования школьников, развить аккуратность и дисциплину при проведении ночных наблюдений, а также привить замечательную привычку всматриваться в окружающий нас звездный купол в надежде разгадать тайны мирозданья.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 15-05-04975).

Источник: elementy.ru

Так называемые серебристые облака — это яркие и в то же время призрачные объекты, которые появляются в атмосфере Земли на высотах от 80 до 100 километров.

Они носятся там с потрясающей скоростью — около 400 километров в час. Видны лишь по ночам: светятся и мерцают на фоне черного неба. И озадачивают исследователей многочисленными загадками, счет которым начался в 1885 году. Именно тогда наблюдатели заметили первое серебристое облако.

Но было ли оно в самом деле первым появившимся в атмосфере Земли или раньше люди просто проходили мимо этого феномена, осталось тайной.

У серебристых облаков наверняка есть некая вполне материальная физическая причина. Но и она точно до сих пор не известна. Одни исследователи грешат на пыль — то ли космическую, то ли поднятую мощными извержениями вулканов. Другие — на вещество, принесенное из космоса метеоритами. Третьи — намекают, что мерцают частички льда, образовавшиеся из сконденсированного пара. Последним вторят сторонники гипотезы «солнечного дождя», которые полагают: водяной пар на больших высотах появляется за счет взаимодействия атмосферного кислорода и протонов солнечного ветра.

Научная неопределенность дает мистикам право утверждать, что серебристые облака состоят из некой тонкой материи. И там — выше 80 километров — временно базируются человеческие души.

Над подобным мракобесием можно смеяться. Легко. Но ведь и тут есть загадка, лежащая в его основе: яркость свечения серебристых облаков, их протяженность меняются в течение дней, недель и лет. По совершенно непонятной для науки причине.

азалось бы, Чарльз Роберт (Charles Robert) из Университета Бремена (University of Bremen, Germany) лишь усугубил мистику. Ведь он с коллегами обнаружил: интенсивность и яркость серебристых облаков увеличивается и снижается сообразно строгому циклу в 27 дней. Почти, как у женщин.

Однако нашлось материалистическое объяснение. «Серебристый» цикл совпал еще и с солнечным. Именно за 27 дней наше светило делает оборот вокруг своей оси. При этом, считают исследователи, циклически меняется поток ультрафиолета, падающий на Землю. Поскольку разные участки Солнца излучают разное его количество. Ультрафиолет разрушает молекулы воды в верхних слоях атмосферы и тем самым тормозит образование серебристых облаков.

Немцы, по сути, разделяют и подкрепляют гипотезу о «солнечном дожде» и частичках льда, образующих светящиеся по ночам облака.

КСТАТИОтпор мракобесию

В заочном споре о природе серебристых облаков между мистиками и материалистами пока побеждают последние. У них есть ответы на спорные вопросы.

Согласно утверждениям неомракобесов, серебристые облака — это некие плазменные образования, которые сродни северным сияниям. А плазменные образования — это души умерших. И высоко над Землей — в так называемой мезосфере — устроен некий сортировочный пункт, в котором они накапливаются и периодически отправляются в места последующего обитания. С этим-то и связаны циклические изменения в облаках.

Возразить аргументированно и прямо на такую галиматью ученые не могут — нет достаточной информации. Но косвенные доводы выглядят весьма убедительно. А именно: ни в одном веровании, связанном с загробным миром, нет периода в 27 дней. Есть три дня, девять, сорок. Цикла, обнаруженного немцами, нет.

Начитанные энтузиасты от мистики обращают внимание, что с годами серебристых облаков становится больше.

Причины, на их взгляд, — рост населения Земли и сопутствующая ему смертность.

— Есть материальное объяснение, — говорит Джеймс Рассел (James Russell) из Университета Хемптона (Hampton University in Virginia), американский коллега немцев, участвовавший вместе с ними в исследованиях. — Наблюдаемый рост количества серебристых облаков может быть связан с увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере.

Тоже своего рода антропогенное воздействие…

ДОСЛОВНОБлистали чистыми и белыми лучами…

В 1885 году за серебристыми облаками наблюдали Витольд Цераский из Московского университета и его коллега из Пулковской обсерватории Аристарх Белопольский — в Пулково как раз завезли из США 30-дюймовый телескоп-рефрактор, считавшийся самым крупным в мире.

Эти российские астрономы впервые поняли, на какой высоте находятся серебристые облака — выше 80 километров.

Вот что записал Витольд Карлович: «Облака эти ярко блистали на ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, с легким голубоватым отливом, принимая в непосредственной близости от горизонта желтый, золотистый оттенок. Были случаи, что от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялось и неясно видимые предметы резко выступали…

Это настолько блестящее явление, что совершенно невозможно составить себе о нем представление без рисунков и подробного описания. Некоторые длинные, ослепительно серебристые полосы, перекрещивающиеся или параллельные горизонту, изменяются довольно медленно и столь резки, что их можно удерживать в поле зрения телескопа».

Источник: www.kp.ru

Иногда летними ночами после захода солнца в небе на севере Европы вдруг появляется свечение. Недавно серебристые облака впервые были замечены даже на юге Испании.

Ранним утром 14 июня на юге Испании была небольшая сенсация: начало светиться ночное небо. На темном небосводе проявилась серебристо-голубая вуаль. Исследователей удивило необъяснимое «экстремальное» погодное явление. Считалось, что здесь, на юге, слишком жарко для ледяных облаков.

Этот феномен был известен ранее только в Северной Европе: от Балтики до Австрии появлялись летом в тёмное время суток так называемые светящиеся ночные облака, а северне Стокгольма ночное небо в это время слишком светлое, чтобы на нём можно было их видеть.

Удивительное сияние неоднократно было для некоторых людей поводом заявить по горячей линии в Мангейме: «Я видел НЛО». Но, конечно, эти явления ничего общего с летающими тарелками не имели. Вероятно, ледяные облака просто отражают на границе с космическим пространством свет заходящего солнца и вызывают в небе свечение.

Учёные этого не ожидали

В июне этого года все восхищались сиянием над Балтийским побережьем Германии. Вероятно, яркие летние ночи и в дальнейшем не прекратятся. «Но на юге Испании мы таких облаков не ожидали», — говорит Герд Баумгартен (Gerd Baumgarten) из Лейбницкого Института физики атмосферы (ИФА) Университета Ростока в Кюлунгсборне (Kühlungsborn).

Это открытие делает прекрасное явление еще более таинственным: удивительные серебристые облака находятся в 85 км над землей на границе с космосом. Однако там вряд ли есть зародыши конденсации, в результате чего облака могли бы расти. Загадка для ученых: к каким частицам могут присоединиться частицы льда, образующие ночные облака.

Иногда это явление могли бы вызывать космические полёты, чьи выхлопы создавали искусственные светящиеся облака. Но в остальном? Неужели космические частицы образуют зародышевые клетки? Метеоритной пыли и вулканического пепла, в любом случае, было бы недостаточно для объяснения», — утверждает Франц-Йозеф Любкен (Franz-Josef Lübken) из ИФА.

Как на холодном окне

Климат на высоте, действительно, благоприятен для облаков: там образуется ледяная завеса, хотя в 85 км над поверхностью Земли в десятки миллионов раз суше, чем в Сахаре. При сильной сухости и температурах от минус 140 градусов по Цельсию возникает еще морозный туман: для чего на высоте 80 километров хватит слабого дуновения. Сравнить это явление можно с появлением влаги при лёгком дыхании на холодное оконное стекло.

Влажное «дыхание» обеспечивают громадные воздушные волны, так называемые гравитационные волны атмосферы: сила тяжести Земли усиливает турбулентность вызывает вибрацию воздуха. Эти волны иногда поднимаются в высоту на 90 км и охлаждаются там до минус 150 градусов.

Однако по-прежнему необъяснимым остаётся, когда всё-таки возникают ледяные облака. Они внезапно появляются и так же неожиданно исчезают.

Пожорливые ледяные облака

Быстро исчезающую завесу трудно обнаружить. Пока облака не светятся, их можно зафиксировать только лазером: отражённые сигналы лучей выявляют частицы льда. Высотные ветры несут эти облака со скоростью гоночных автомобилей, что делает пелену ещё более нестабильной.

Наблюдения последних лет только увеличили количество неразгаданных тайн:

  • Загадка Солнца: по-видимому, число светящихся облаков колеблется в одном ритме с солнечной активностью: чем слабее звезда, тем больше вероятность их увеличения. Неужели усиливающееся солнечное излучение высоких воздушных слоёв разрушает при конденсации ядра и поэтому формируется меньше ледяных облаков?
  • Загадка прожорливости: ледяные облака, кажется, проделывают правильные проходы в окружающей среде, и там, где они находятся, не остаётся частиц калия. Другие вещества, такие как озон, тоже захватываются льдом, сообщают учёные Университета Восточной Англии. Какое влияние оказывает эта светящаяся пелена на погоду?
  • Загадка климата: являются ли ночные чудеса предвестниками глобального потепления? Когда происходит усиление парникового эффекта, парниковые газы нагревают нижние слои воздуха, но наверх поступает меньше тепла. Область расположения облаков вследствие изменения климата будет и дальше остывать, что улучшит условия для образования льда. «В будущем, таким образом, серебристых облаков может быть больше», — объяснил Любкен.

Когда умирают ночные облака

Судьба серебристых облаков обусловлена силой тяжести: частицы льда более тяжёлые, так как притягивают все больше водяного пара. Они опускаются со скоростью нескольких сантиметров в секунду. Вскоре они слишком нагреваются и начинают испаряться. Серебристые облака растворяются.

Затухание света не обязательно значит конец облака. Может быть, оно просто больше не получает света. Такие облака видны примерно через час после захода солнца, когда оно спускается более чем на 16 градусов ниже горизонта.

Но темнота не вечна: за час до восхода солнца, пишет , ночное свечение может начаться снова.

Наблюдения за серебристыми облаками в России

В каширском краеведческом музее ученому-астроному Николаю Гришину, автору методики изучения серебристых облаков, посвящен отдельный зал. Методикой этой пользуются исследователи во всем мире. Николай Гришин был в последние годы жизни благочинным церквей в Каширском районе.

 

Источник: astronovosti.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.