Главная › На свободную тему › Серебристые облака. Серебристые облака – редкое явление? Серебристые облака образуются в

Серебристые облака. Серебристые облака – редкое явление? Серебристые облака образуются в

(на высоте 80-85 км над поверхностью земли) и видимые в глубоких сумерках . Наблюдаются в летние месяцы в широтах между 43° и 60° (северной и южной широты).

Мезосфера (от греч. μεσο- - «средний» и σφαῖρα - «шар», «сфера») - слой атмосферы на высотах от 40-50 до 80-90 км. Характеризуется повышением температуры с высотой; максимум (порядка +50° C ) температуры расположен на высоте около 60 км, после чего температура начинает убывать до −70° или −80° C . Такое понижение температуры связано с энергичным поглощением солнечной радиации (излучения) озоном . Термин принят Географическим и геофизическим союзом в 1951 году .

Газовый состав мезосферы, как и расположенных ниже атмосферных слоев, постоянен и содержит около 80% азота и 20% кислорода .

Мезосфера отделяется от нижележащей стратосферы стратопаузой , а от вышележащей термосферы - мезопаузой . Мезопауза в основном совпадает с турбопаузой .

Примеры серебристых облаков

Серебристое облако на закате. Отражение солнечного света

Серебристы облака ночью. Отражение солнечного света.

Серебристые облака ночью. Источник света не виден, но это Солнце

Серебристые облака отражающие наземное освещение.

Серебристые облака преломляющие свет. И вряд ли это на высоте 50 км…

Серебристые облака создают впечатление «дополнительной» подсветки (фото из моего окна) Фото:

Так раскрашивалось небо этим летом (фото из моего окна).

Впервые серебристые облака были описаны В.К. Цераским, приват-доцентом Московского университета, который наблюдал их 12 июня 1885 года. С этого момента серебристые облака регулярно наблюдаются, как профессионалами, так и любителями астрономии. Для любителей астрономии наблюдение серебристых облаков представляет интерес, т.к. для их наблюдений не нужно никаких оптических приборов, более того в телескоп серебристые облака наблюдать сложно из-за малого поля зрения инструмента. Фотографировать же серебристые облака не представляет никакого труда, т.к съемка облаков ничем не отличается от обычной фотосъемки за исключением более длительной выдержки. Если имеется кино- или видеокамера, то наблюдение серебристых облаков приобретает научную ценность, т.к. при помощи замедленной съемки можно проследить все изменения происходящие в серебристых облаках за период съемки.

Наблюдать серебристые облака в северном полушарии Земли можно на широтах от 50 до 70 градусов. Серебристые облака наблюдаются в среднем на высотах 70-80 км и видны на фоне сумеречного сегмента. Наилучшие условия видимости серебристых облаков, это период навигационных сумерек, когда Солнце опускается под горизонт наблюдателя на 6-12°. В это время на слабо освещенном фоне сумеречного неба легко обнаруживаются светящиеся облака . Лучшее время наблюдений июнь и начало июля, т.е. время, когда астрономические сумерки в средних широтах не кончаются.

Серебристые облака представляют из себя великолепное зрелище, т.к. светятся на фоне неба и довольно быстро меняют вид и внешне несколько напоминают полярные сияния. Для обнаружения серебристых облаков нужно просматривать ежедневно северную часть неба примерно через час после захода Солнца и в течение ночи за час до восхода Солнца. Именно в этот период можно увидеть серебристые облака , но если вы не обнаружили облаков, то обязательно нужно указать это, помня, что отрицательный результат, тоже результат.

Если же облака обнаружены, то необходимо провести наблюдения с записью в журнал наблюдений.

Задачи любительских наблюдений серебристых облаков могут быть следующими:

1. Синоптические наблюдения , т.е. систематические наблюдения сумеречного сегмента с целью установления факта наличия или отсутствия серебристых облаков, а в случае их видимости - регистрации некоторых характерных признаков (протяженность по азимуту и высоте, яркость, морфологические формы). Для выполнения этих наблюдений нужна площадка с открытым северным горизонтом, часы.

2. Исследование структуры. Может производиться путем визуальных наблюдений, фотографирования или замедленной киносъемки. Ценность наблюдений возрастает по мере перехода от первого метода к третьему. Необходимые инструменты: фотоаппарат типа "Зенит", кинокамера.

3. Изучение движений серебристых облаков. Производится путем их последовательного фотографирования или замедленной киносъемки.

4. Определение высот. Для решения этой задачи нужно фотографировать серебристые облака в заранее согласованные моменты из двух пунктов, разделенных расстоянием в 20-30 км. Фотоаппараты в обоих пунктах должны быть одинаковыми. Нужны точные часы, проверяемые по радио.

Синоптические наблюдения имеют целью учитывать статистику появлений серебристых облаков. По данным синоптических наблюдений строятся распределения появлений серебристых облаков по широтам, сезонам и другим признакам (долготам, баллам яркости и т. д.).

Возможность увидеть серебристые облака во многом зависит от погоды, точнее, от наличия обычных, тропосферных облаков в сумеречном сегменте и определяется по буквенной шкале:

А - сумеречное небо совершенно безоблачно,
Б - сумеречное небо частично, до половины, закрыто отдельными облаками нижнего или верхнего ярусов,
В - сумеречное небо до 4/5 закрыто тропосферной облачностью,
Г - сумеречное небо видно только через небольшие окна в тропосферных облаках ,
Д - сумеречное небо полностью закрыто тропосферными облаками .

Серебристые облака имеют специфическую морфологию, иначе - структуру. разделяемую на четыре основных типа.

Тип I, флер.

Облака почти однородного свечения отдельных участков фона сумеречного неба. Флер очень хорошо обнаруживается благодаря своему туманообразному строению с нежно-белым или голубоватым оттенком. Флер часто предшествует (приблизительно за полчаса) появлению серебристых облаков с более развитой структурой. Часто можно наблюдать, как гребешки и другие детали серебристых облаков появляются в разрывах флера или просвечивают сквозь него.

Тип II, полосы.

Группа а (II-а). Размытые полосы, расположенные группами, параллельные друг другу или переплетающиеся между собой под небольшим углом.

Иногда, полосы как бы расходятся веером из одной удаленной точки, расположенной на горизонте.

Группа б (II - б). Полосы, резко очерченные наподобие узких струек, наблюдаются в основном у серебристых облаков с большой яркостью и при наличии других хорошо развитых форм.

Тип III, гребешки.

Группа а (III - а). Гребешки, это участки с частым расположением узких, резко очерченных, параллельных, обычно коротких полос наподобие легкой ряби на поверхности воды при слабом порыве ветра.

Группа б (III-6). Гребни имеют более четко выраженное неравномерное распределение яркости в поперечном направлении с хорошо заметными "волнами"

Группа в (III-в). Волнообразные изгибы. Изгибы серебристых облаков имеют четко выраженный волновой характер движения.

Тип IV, вихри.

Группа (IV-а). Завихрения и круглые просветы. Завихрениям подвергаются полосы (II), гребешки (III) и иногда флер (I).

Группа б (IV-6). Завихрение в виде простого изгиба одной или нескольких полос в сторону от основного направления.

Группа в (IV-в). Мощные вихревые выбросы светящейся материи в сторону от основного облака . Это редкое образование в серебристых облаках характерно быстрой изменчивостью своей формы.

Фотографировать серебристые облака можно любым фотоаппаратом, рассчитанным на размер кадра 24х36 мм. И такие снимки представляют научную ценность. При съемке аппарат должен быть отфокусирован на бесконечность. Снимать надо при полном отверстии, при этом время экспозиции будет в пределах от нескольких секунд до 2-3 минут.

На закате Солнца можно наблюдать самые фантастические цвета и причудливые картины. Иногда в голову приходит мысль, что если это правдиво нарисовать, то люди не поверят - скажут, что такого не бывает, и что художник преувеличил действительность. Мы привыкли думать, что все это физика, все объясняется преломлением света в слоях атмосферы. Однако есть явления на небе, которые все еще не имеют точного объяснения и которыми давно занимаются ученые метеорологи, физики, астрономы. Одно из таких явлений - серебристые облака.

Серебристые облака. Фото: mygeos.com

Серебристые облака — это очень красивое и сравнительно редкое атмосферное явление, которое можно наблюдать в широтах между 43° и 65° летом в период коротких ночей, в глубоких сумерках. Это самые высокие облака в атмосфере Земли, они образуются в мезосфере на высоте около 85 км и видны только тогда, когда освещены солнцем из-за горизонта, в то время как более низкие слои атмосферы находятся в земной тени. Отличить мезосферные облака от обычных низких тропосферных довольно просто: последние видны на фоне вечерней зари тёмными, а первые — светлыми и даже как бы светящимися, т.к. зашедшее солнце может "подсвечивать" только достаточно "высокие" объекты.

Оптическая плотность мезосферных облаков ничтожна, и через них зачастую проглядывают звезды. Неудивительно, что эти облака наблюдаются преимущественно в самые короткие ночи в высоких широтах: именно при таких условиях, когда солнце заходит ненадолго и не далеко за горизонт. Интересно, что серебристые облака передвигаются очень быстро - их средняя скорость 100 метров в секунду.

Природа серебристых облаков полностью не изучена. Впервые серебристые облака заметили в 1885 году, спустя два года после извержения вулкана Кракатау. Пепел, выброшенный этим вулканом, вызывал настолько великолепные закаты, что созерцание предзакатного неба стало очень популярным занятием. Одним из таких наблюдателей был немецкий ученый Т. Бэкхаус (Backhouse T.W.), заметивший на полностью черном небе тонкие, мерцающие голубоватым светом, серебряные полосы и описавший их в своей статье. Приват-доцент Московского университета Витольд Карлович Цераский, который наблюдал серебристые облака 12 июня 1885 года, также заметил, что эти облака, ярко выделяющиеся на фоне сумеречного неба, становились совершенно невидимыми, когда выходили за пределы сумеречного сегмента неба. Он назвал их «ночными светящимися облаками». Первоначально ученые связывали появление серебристых облаков с вулканической пылью, однако явление наблюдалось достаточно часто и при отсутствии извержений вулканов. В. К. Цераский совместно с астрономом из Пулковской обсерватории А. А. Белопольским, работавшим в это время в Московской обсерватории, изучил серебристые облака и определил их высоту, которая по его наблюдениям составляла от 73 до 83 км. Это значение подтвердил через 3 года немецкий метеоролог Отто Иессе (O.Jesse).

Исследователь Тунгусского метеорита Л. А. Кулик в 1926 году предложил метеорно-метеоритную гипотезу образования серебристых облаков, согласно которой метеорные частицы, попавшие в атмосферу Земли, являются ядрами конденсации водяного пара. Однако эта теория не объясняла их характерную тонкую структуру, сравнимую со структурой перистых облаков. В 1952 году И. А. Хвостиков выдвинул гипотезу, получившую название конденсационной (или ледяной), согласно которой серебристые облака имеют строение, подобное строению перистых облаков, состоящих из кристалликов льда.

Недавно теория метеорного происхождения серебристых облаков была подтверждена НАСА. "Мы обнаружили в составе серебристых облаков частички "метеорного дыма". Это открытие подтверждает теорию о том, что частички метеорной пыли являются зародышами, вокруг которых формируются кристаллы серебристых облаков»,- сообщил научный руководитель программы NASA AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) Джеймс Рассел из Хемптонского университета.

Каждый день на Землю выпадает больше тонны метеорной пыли. Влетая в атмосферу на огромных скоростях, эта пыль в большинстве своем полностью сгорает на высотах 70-100 км, оставляя за собой "дым", состоящий из микроскопических частиц. Эти частички образуют своего рода центры кристаллизации, вокруг которых молекулы воды образуют ледяные кристаллики. Но в отличие от кристаллов, образующихся в обычных облаках, кристаллы серебристых облаков очень мелкие. Примерно в 10-100 раз мельче, чем кристаллы дождевых облаков. Этим объясняется необычный синеватый оттенок серебристых облаков, так как мелкие кристаллы льда лучше преломляют свет более коротковолновой части спектра - синей и фиолетовой.

В настоящее время не до конца ясна природа появления на высоте 80 км в достаточном количестве водяного пара, необходимого для образования серебристых облаков. В 2012 году, после 5 лет работы спутника AIM, была опубликована новая гипотеза о природе появления воды в мезосфере, которая смогла объяснить, почему облака появились 130 лет назад, а до этого не наблюдались. Согласно этой теории, источником образования воды является газ метан, которым атмосфера Земли начала интенсивно обогащается, начиная с конца позапрошлого века. Повышению содержания метана в атмосфере во многом способствует промышленные разработки нефтяных и газовых месторождений, захоронения бытовых и промышленных отходов и т.д. По своему парниковому эффекту метан в десятки раз превосходит двуокись углерода. Но CO 2 тяжелее воздуха и потому скапливается непосредственно у поверхности Земли и при этом еще "утилизируется" растениями. Метан легче воздуха и поднимается вверх до 10-12 км. При этом часть молекул метана под воздействием солнечной радиации и атмосферного кислорода и озона разлагаются на молекулы воды, которые под действием конвективных потоков поднимаются еще выше, до 70-80 км. Там они, конденсируясь на метеорной пыли, и порождают серебристые облака. Таким образом, ученые считают, что серебристые облака могут быть своего рода индикатором чрезмерного скопления метана и последующего за этим глобального потепления из-за парникового эффекта.

Исследования серебристых облаков продолжаются. "Ночные светящиеся облака", или "полярные мезосферные облака", как их еще называют, служат главным источником информации о перемещении воздушных масс в верхних слоях атмосферы, что делает их изучение еще более насущной и важной задачей. Именно эту цель и преследует проект PoSSUM (Polar Suborbital Science in the Upper Mesosphere) под руководством Джейсона Раймуллера. Исследователь поясняет: "Идея состоит в том, чтобы создать лабораторию для изучения серебристых облаков. Речь идет о портативной лаборатории, которая размещалась бы на борту летательного аппарата и производила бы нужные нам измерения во время суборбитального полета. Один из самых важных приборов этой лаборатории - лазерный радар. Рассеяние лазерных импульсов на весьма редких на этой высоте молекулах озона, азота, кислорода, аргона и углекислого газа позволит отслеживать протекающие в мезосфере термодинамические процессы." Проект PoSSUM предусматривает распыление в мезосфере триметилалюминия - причем регистрировать светящиеся шлейфы предполагается не с поверхности земли, как это происходило ранее в рамках проекта ATREX, а с борта самолетов на высоте около 6,5 тысяч метров.

В средних широтах с конца мая начинается сезон серебристых облаков. Бросив ночью взгляд на северный горизонт, есть вероятность увидеть светопредставление в исполнении тонкой флуоресцирующей вязи сверхвысотных облаков, образующихся почти на границе земной атмосферы с космосом. По красоте они не уступают полярному сиянию.

Регистрируется это редкое явление с 1885 года в целом ряде стран, но до сих пор идут споры о причине их появления. Какое глобальное событие в космосе и на Земле запустило процесс образования серебристых облаков, которые видят каждый год в летние месяцы? В материале вы найдете первичные рекомендации по наблюдению этого необычного "небесного серебра"...

Период наибольшей частоты проявления серебристых облаков для широты Братска начнется с середины июня по конец июля. Этот период характеризуется устойчивыми продолжительными появлениями обширных полей серебристых облаков, площади которых, иногда достигают нескольких миллионов квадратных километров.

Но уже сейчас можно начать патрулировать северный сегмент неба, чтобы не пропустить момент первого их появления. К тому же любой человек, независимо от образования и профессии, может помочь ученым разгадать загадку этих необычных атмосферных образований, передав результаты своих наблюдений в одну из российских баз серебристых облаков, например, Meteoweb.ru . Тем более данных по Восточной Сибири практически нет.

Для изучения этого феномена NASA даже запустило в апреле 2007 года в космос спутник . У нас в стране, наблюдения серебристых облаков в течение длительного времени успешно проводились с бортов орбитальных космических станций "САЛЮТ" и "МИР" .

Снимок серебристых облаков из космоса с борта МКС,
сделанный космонавтом Федором Юрчихином .

Серебристые облака - самые высокие облачные образования в земной атмосфере, образующиеся на высотах 70–95 км (обычные облака образуются ниже 12 км). Также их называют 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.

Темная масса надвигающихся облаков на видео - это обычные тропосферные облака.

Зона максимальной частоты наблюдения серебристых облаков в Северном полушарии проходит по широтам 55-58 градусов. С поверхности Земли серебристые облака могут наблюдаться только в период глубоких сумерек при отсутствии более низких, тропосферных облаков.

Наиболее благоприятные условия для обнаружения серебристых облаков создаются в период навигационных сумерек, при погружении Солнца под горизонт на 6-12 градусов (в конце июня в средних широтах это бывает часа за 1,5-2 до 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.

Схема освещения Солнцем серебристых облаков.

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. Легко убедиться в поразительной прозрачности серебристых облаков: сквозь них прекрасно видны звезды.

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

Северный сектор неба.

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.

Серебристые облака, наблюдаемые в Братске в июне 2010 года.

Северный сектор неба. Видны звезды Капелла и Менкалинан (альфа и бета созвездия Возничего)

Как наблюдать серебристые облака?

Во-первых , найти площадку, с которой хорошо просматривается северо-западный, северный и северо-восточный сектор неба. Даже если горизонт немного затянут тучами, сквозь просветы в них легко замечаются серебристые облака (не забываем, что это сверхвысотные образования и они располагаются намного выше обыкновенных облаков).

Во-вторых, начинать наблюдения нужно с 0 часов и до 4 часов ночи (июнь-июль), в этом интервале местного времени Солнце имеет нужную глубину погружения в горизонт и создаются условия для появления NLC. Но помните, что облака появляются не каждую ночь. Лучше всего они заметны около 2 часов после полуночи местного времени.

В -третьих , научиться не путать серебристые облака с перистыми. Хотя, один раз увидев это "серебро", вы уже никогда не спутаете их с обычными облаками. В этом вам помогут несколько советов:

1. В вечерние часы серебристые облака не появляются, пока Солнце не опустится под горизонт на -4 градуса. Серебристые облака не наблюдаются при погружении Солнца более -16 градусов. Т.е. практически серебристые облака видны только в навигационных сумерках .

2. Серебристые облака всегда бывают светлее неба, даже когда видны на яркой части заревого сегмента. Тропосферные облака, даже если они подсвечены Луной или искусственными источниками света, в яркой части сегмента будут темными.

3. Наиболее развитыми формами серебристых облаков являются гребешки, гребни, струи, вихревые выбросы. Наблюдение этих структур даже в разрывах тропосферной облачности, не вызывают сомнения в появлении.

Классификация структур серебристы облаков

4. Характерным движением серебристых облаков является их перемещение с северо-востока на юго-запад, реже с севера на юг.

5. При появлении форм схожих с серебристыми облаками, но вызывающих сомнения, следует внимательно осмотреть небо. Если подобные формы замечены вдали от сумеречного сегмента, можно утверждать, что серебристых облаков нет.

6. Серебристые облака имеют голубовато-белый, а вблизи горизонта желтоватый или золотистый цвет, на границе заревого сегмента иногда кажутся фосфоресцирующими.

7 . В сомнительных случаях при безоблачном небе, для распознавания мало контрастных форм, можно рекомендовать наклонить голову так, чтобы создалось перевернутое изображение горизонта. В этом случае резко улучшаются условия визуального восприятия изображения.

8. Серебристые облака с переходом к светлой фазе сумерек, а затем при восходе Солнца исчезают, в то время как простые, перистые и высококучевые облака становятся более заметными. Поэтому при утренних наблюдениях сомнения можно разрешить, продолжая наблюдения до восхода Солнца. Если облака не исчезли, то они не серебристые.

Юго-восточный горизонт. Облака расползлись широкими волнами с северо-востока.

Содержание статьи

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). В 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