Серебристые облака

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Серебристые облака над озером Сайма, Финляндия

Серебри́стые облака́ (также известны как мезосферные облака[1] или ночные светящиеся облака[2]) — сравнительно редкое атмосферное явление, крайне разреженные облака[3], возникающие в мезосфере под мезопаузой (на высоте 76—85 км над поверхностью Земли) и видимые в глубоких сумерках. Наблюдаются в летние месяцы в широтах между 43° и 65°[4] (северной и южной широты). Удалось доказать, что аналогичные явления имеют место и на других планетах, в частности, на Марсе.

Выделены как самостоятельное явление В. К. Цераским. Изучением серебристых облаков занимался В. В. Шаронов.

Общие сведения о природе серебристых облаков[править | править код]

Это самые высокие облака в атмосфере Земли; образуются в мезосфере на высоте около 85 км по одному источнику[4] и на высотах 75—95 км, в среднем — 82 км, по другому источнику[5] и видны только при освещении Солнцем когда оно находится на высоте 6—16° под горизонтом[6], в то время как более низкие слои атмосферы находятся в земной тени; днём с поверхности Земли они, как правило, не видны, исключением является полное солнечное затмение (см. ниже), из космоса при определённых условиях могут наблюдаться и на дневной стороне Земли[6]. Чаще всего в северном полушарии они появляются с мая по сентябрь, причём, например, на широте 56° наиболее часто — с последних десяти дней июня до второй десятидневки июля[7]. Отличить мезосферные облака от тропосферных довольно просто: последние видны на фоне зари тёмными, а первые — светлыми и даже как бы светящимися, так как зашедшее солнце может подсвечивать только достаточно высокие объекты, как небосклон или мезосферные облака. Оптическая плотность мезосферных облаков ничтожна, и через них зачастую проглядывают звёзды. Неудивительно, что эти облака наблюдаются преимущественно в самые короткие ночи в высоких широтах: именно при таких условиях, когда солнце заходит ненадолго и недалеко за горизонт, можно наблюдать объекты в мезосфере.

Серебристые облака изучались и с Земли и из космоса, а также ракетными зондами; они слишком высоки для стратостатов. Спутник AIM, запущенный в апреле 2007 года, занимается исследованием серебристых облаков с орбиты.

Примечательно, что серебристые облака являются одним из основных источников информации о движении воздушных масс в верхних слоях атмосферы. Серебристые облака передвигаются в верхних слоях атмосферы исключительно быстро — их средняя скорость составляет около 27,8 метров в секунду[8].

История изучения[править | править код]

Серебристые облака: вид из космоса

Природа серебристых облаков полностью не изучена. Высказывались предположения, что они состоят из вулканической или метеорной пыли[4], но они, как известно по данным со спутника UARS, состоят в основном из водяного льда.

Серебристые облака — сравнительно молодое явление ― впервые о них сообщается в 1885 году, вскоре после извержения Кракатау[9], и было предположение, что они могут быть связаны с изменением климата.

Первыми наблюдателями серебристых облаков считаются Т. Бэкхаус (Backhouse T. W.), наблюдавший их 8 июня 1885 года в Киссингене (Германия), приват-доцент Московского университета Витольд Карлович Цераский[10], который наблюдал их 12 июня[11] 1885 года, а также наблюдавшие их в том же месяце Отто Иессе (Otto Jesse) в Германии, В. Ласка[cs] в Чехословакии и Э. Хартвиг[en] в Эстонии[5]. Церасский наблюдал серебристые облака на предрассветном небе и 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». 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 три года немецкий метеоролог Отто Иессе.

В 1887 году немецкий физик Фридрих Кольрауш предложил гипотезу образования серебристых облаков в результате вулканической деятельности[5].

В день падения Тунгусского метеорита, 30 июня 1908 года, в 40 местах России и Западной Европы отмечено появление необычно ярких серебристых облаков[5]. Исследователь Тунгусского метеорита Л. А. Кулик в 1926 году предложил метеорно-метеоритную гипотезу образования серебристых облаков[12][5], согласно которой метеорные частицы, попавшие в атмосферу Земли, являются ядрами конденсации водяного пара. Однако эта теория не объясняла появления серебристых облаков в ограниченном интервале высот (около 82—83 километров), появления их только летом в средних широтах и 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. В 1958 году В. А. Бронштэн объяснил причину[10] сезонного появления этих облаков и причину их появления на определенных широтах[13], а несколько ранее (В 1950 году) независимо от Л. А. Кулика высказал гипотезу о метеорной природе частиц, служащих ядрами конденсации кристалликов водяного льда при образовании серебристых облаков.

В 1955 году Н. И. Гришин предложил морфологическую классификацию форм серебристых облаков[14], на основании которой была создана международная классификация.

В настоящее время не до конца ясна природа появления на такой высоте в достаточном количестве водяного пара, необходимого для образования серебристых облаков. По одной гипотезе в средних широтах в летнее время года на высотах 25—30 километров образуются восходящие потоки воздуха, переносящие водяной пар в область мезопаузы, где пар вымерзает и образует серебристые облака. При этом был установлен факт повышения влажности в те сезоны, над теми широтами и на том уровне, где образуются серебристые облака[10]. По другой гипотезе, получившей название «солнечного дождя» и высказанной норвежским исследователем Л. Вегардом в 1933 году и теоретически обоснованной в 1961 году французом К. де Турвилем, водяной пар на этих высотах образуется при взаимодействии атомов водорода[15], летящих к Земле от Солнца, с атомами кислорода верхних слоёв земной атмосферы. Однако эта гипотеза не полностью объясняет повышенную влажность в мезопаузе, необходимую для образования серебристых облаков.

Существуют и иные гипотезы попадания водяного пара в верхнюю мезосферу. Например, гипотеза, высказываемая профессором Университета штата Айова Л. Франком, российским исследователем В. Н. Лебединцем и некоторыми другими, согласно которой водяным паром в достаточном для образования серебристых облаков количестве снабжают область мезопаузы мини-кометы.

Остаётся не до конца прояснённым и вопрос о природе частиц, служащих ядрами конденсации кристалликов водяного льда при образовании серебристых облаков: частицы вулканической пыли, кристаллики морской соли или метеорные частицы. В настоящее время отдаётся предпочтение гипотезе о космическом происхождении ядер конденсации[16]. В этой связи пытались обнаружить корреляцию между появлением серебристых облаков и интенсивностью метеорных потоков, падающих на Землю.

18—19 марта 1965 года серебристые облака впервые наблюдались из космоса А. А. Леоновым[5]. Позднее серебристые облака нередко наблюдались с космических станций «Салют»[6], например, в конце 1977 — начале 1978 годов в течение 13 суток их видели с борта станции «Салют-6» над южным полушарием[5].

В 1977 году изучением серебристых облаков над Антарктидой на орбитальной станции занимался космонавт Гречко Г.М.. Одновременно в Антарктиде проводились пуски геофизических ракет. После обработки обощенных результатов был сделан вывод, что серебристые образуются при определенных температурах из-за замерзания влаги на пыли[17].

В 1978 году было высказано предположение, что серебристые облака представляют собой оптический эффект, по природе подобный миражам.

Серебристые облака наблюдались во время полного солнечного затмения 31 июля 1981 года в Томске[18].

В некоторых источниках[19] утверждается, что до сих пор не существует физической модели, объясняющей высокие скоростные характеристики движения[20] серебристых облаков.

В других источниках[21] описываются физические модели, учитывающие процессы образования этих облаков и позволяющие создать компьютерную «фотографию» серебристых облаков.

В 2012 году, после 5 лет работы спутника AIM, была опубликована новая гипотеза о природе появления серебристых облаков, которая смогла объяснить, почему облака появились 130 лет назад, а до этого не наблюдались. Наиболее вероятным механизмом появления кристаллов льда на высотах 70—90 км над уровнем моря является высокая концентрация метана в атмосфере Земли. Этот лёгкий газ за счёт конвективных потоков может подниматься на высоты до 80 км. Там метан, взаимодействуя с метеорной пылью, превращается в кристаллы льда.[22][23]

Серебристые облака в массовой культуре[править | править код]

Большие поля серебристых облаков можно было наблюдать в ночь с 15 на 16 июня 2013 года над Евразией от Белоруссии[24] до Красноярска[25]. Примечательно, что в медиасфере это событие окрестили «северным сиянием над Челябинском»[26], что не является корректным и многих ввело в заблуждение: наблюдаемое явление было ничем иным, как серебристыми облаками[27].

Галерея[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. [1]: полярные мезосферные облака (polar mesospheric clouds, PMC)
  2. [2]: Ночные светящиеся облака(noctilucent clouds, NLC). Это название, как наиболее точно отвечающее их внешнему виду и условиям их наблюдения, принято как стандартное в международной практике.
  3. Серебристые облака
  4. 1 2 3 Серебристые Облака
  5. 1 2 3 4 5 6 7 Ромейко, 1990, с. 88.
  6. 1 2 3 Зверева, 1988.
  7. Ромейко, 1990, с. 89.
  8. На высотах образования серебристых облаков ветер со скоростями до 100 км/час обусловлен атмосферными приливами и общей циркуляцией атмосферы. В этот период значительная меридиональная циркуляция связана с подъёмом атмосферной массы (большой вертикальный ветер). Этот процесс и приводит к понижению температуры на высотах СО до 130—140 К.
  9. Извержение вулкана Кракатау произошло 27 августа 1883 года.
  10. 1 2 3 Астрономические наблюдения. Наблюдения серебристых облаков
  11. 12 июня по новому стилю.
  12. Кулик Л. А. К вопросу о связи метеоритов с кометами // Мироведение. — 1926. — Т. XV, № 2. — С. 173.
  13. [3]: Тем, что именно на средних широтах в летнее время года в мезопаузе происходит понижение температуры до крайне низких температурных значений в 150—165 °К.
  14. Наблюдения серебристых облаков
  15. Точнее — ядер атомов водорода — протонов.
  16. [4]: По причине того, что разрушение метеорных тел в земную атмосферу и происходит в основном как раз над мезопаузой, на высотах 120—80 км.
  17. Космонавт Георгий Гречко: Мои «летающие тарелки» // Владимир Губарев, Наука и жизнь, № 7, 2006
  18. Ромейко, 1990, с. 88,90.
  19. Новости@Mail.Ru: NASA лишило Тунгусского гостя его тайны
  20. Около 100 метров в секунду.
  21. Mesospheric Clouds and their Relation to the Mesopause Properties and the Influx of Meteoric Substance. Solar Sistem Research V. 31? No. 5, 1997
  22. Серебристые облака имеют космическое происхождение
  23. Meteor Smoke Makes Strange Clouds, NASA
  24. Видео: серебристые облака над Белоруссией
  25. "Необычное сияние над Челябинском" - YouTube
  26. На одном из центральных телеканалов серебристые облака назвали «неопознанным объектом»
  27. Серебристые облака: «Газета.Ru» объясняет свечение, наблюдавшееся над европейской территорией России в ночь на 16 июня - Газета.Ru | Наука

Литература[править | править код]

  • О присутствии водорода в верхних слоях атмосферы и о серебристых облаках // Природа. 1940. № 6. С. 94.
  • Ромейко В.А. Эти загадочные ночные облака // Земля и Вселенная. — 1990. — № 5. — С. 88—90.
  • Зверева С. В. В мире солнечного света. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. — С. 128—129. — 151 000 экз.

Ссылки[править | править код]