На каква височина се образуват сеноцветни облаци? Рядко ли са серебрените облаци? Свойства и видове

Обща информация за светлинните облаци.

Серебристите облаци са забелязани за първи път през 1885 г. Преди това нямаше информация за светли облаци. За откривател на сребристи облаци се смята В. К. Цераски, частен доцент на Московския университет. Той наблюдава светли облаци на 12 юни 1885 г., когато забеляза необичайно ярки облаци в небето преди разсъмване, изпълващи сегмента на здрача. Ученият ги нарече нощни светещи облаци. Ученият беше особено изненадан, че облаците се откроиха ярко на фона на сегмента на здрача и напълно изчезнаха, излизайки отвъд него. Той беше много притеснен за това, тъй като те, като не се виждат, могат да абсорбират светлината на звездите и да изкривят резултатите от фотометричните измервания. Но първите измервания на светещи облаци показаха, че тези облаци са много прозрачни и не отслабват забележимо светлината на звездите. Серебристите облаци се образуват на височина от 73 до 97 km, с максимум на разпространението им от 83-85 km, когато температурата падне до 150-165 K. Въпреки че това явление е атмосферно, исторически изследванията му се считат за астрономически, т.к. цяла линияявленията в нашата атмосфера по някакъв начин е свързано с процесите, протичащи на Слънцето, с метеорни дъждове. Освен това изучаването на атмосферите на други планети е неразривно свързано с изследването на нашата собствена атмосфера. Освен това, светлинните облаци, за разлика от други облаци, се наблюдават през нощта и тяхното наблюдение и регистриране на външния им вид може да се извършва едновременно с наблюдението на други астрономически явления или обекти.

Серебристите облаци могат да се наблюдават от март до октомври в северното полукълбо и от ноември до април в южното полукълбо. Но най-често в северното полукълбо те се наблюдават от края на май до средата на август (с максимален пик през юни-юли), в южното полукълбо през зимните месеци.

Обхватът на наблюдения е ограничен до географски ширини от 50 до 65 градуса. Но има редки случаи на тяхното наблюдение на по-ниски географски ширини - до 45 градуса. В книгата на V.A. Бронщен "Серебрени облаци и тяхното наблюдение" представя данни от каталог на светло лъжите облаци, съставен от Н. П. Фаст на базата на 2000 наблюдения за 1885-1964 г. Този каталог дава следното разпределение на точките за наблюдение по географска ширина:

Географска ширина......................... 50...... 50-55..... 55-60..... 60 Брой наблюдения (%)......... ..3.8 ......28.1 ......57.4 ......10.8

Каква е причината за това? По това време именно в тези ширини се създават благоприятни условия за тяхната видимост, тъй като именно на тези ширини по това време Слънцето потъва плитко под хоризонта дори в полунощ и се наблюдават красиви сребристи образувания на фона на небе от здрач, наподобяващо по структура леки перисти облаци. Това се случва, защото те светят основно с отразената светлина на Слънцето, въпреки че някои от лъчите, които изпращат, може да се родят в процеса на флуоресценция - повторното излъчване на енергия, получена от Слънцето на други дължини на вълната. За да се случи това, е необходимо лъчите на Слънцето да осветяват светещите облаци. Познавайки ги средна височинапо-горе земна повърхност, можем да изчислим, че потапянето на Слънцето не трябва да надвишава 19,5 градуса. В същото време, ако Слънцето е потънало под 6 градуса, все още е твърде светло (граждански здрач) и облаците може да не се виждат на ярко небе. По този начин, най-благоприятните условия за наблюдение на сенчестите облаци съответстват на времето на т. нар. навигационен и астрономически здрач и тяхната вероятност е толкова по-голяма, колкото по-дълъг е този здрач. Такива условия се създават през лятото в средните ширини. Именно в средните географски ширини от края на май до средата на август най-често се наблюдават серебристите облаци. Вярно е, че това съвпадение е чисто случайно. В действителност, сенчестите облаци се образуват именно през летния период и точно на средните ширини, тъй като по това време на тези ширини има значително захлаждане в мезопаузата и необходимите условияза образуване на ледени кристали.

Първите предположения за естеството на светлините облаци са свързани с изригването на вулкана Кракатау на 27 август 1883 г. През двадесетте години на 20-ти век Л. А. Кулик, изследовател на известния Тунгуски метеорит, изложи метеоритно-метеоритна хипотеза за образуването на светли облаци. Кулик също така предполага, че не само гигантски метеорити, но и обикновени метеорити са източник на образуването на светли облаци. Метеорната хипотеза беше популярна дълго време, но не можа да отговори на редица въпроси:

Защо се появяват в тесен диапазон от височини със средна стойност от 82-83 километра?
Защо се наблюдават само през лятото и само в средните ширини?
Защо имат характеристика фина структура, много подобен на структурата на перистите облаци?

Отговорът на всички тези въпроси беше даден от хипотезата за кондензация (или лед). Тази хипотеза е сериозно обоснована през 1952 г. в работата на И. А. Хвостиков, който обръща внимание на външното сходство на серебристите и перистите облаци. Перистите облаци са съставени от ледени кристали. И. А. Хвостиков предположи, че серебристите облаци имат същата структура. Но за да може водната пара да кондензира в лед, определени условия. През 1958 г. V.A. Бронщен обяснява сезонните и географските ефекти от появата на сновидни облаци с факта, че се намира на средните ширини в лятно времеВ мезопаузата температурата спада до изключително ниски стойности от 150-165 К. По този начин се потвърди хипотезата на И. А. Хвостиков за възможността за образуване на светли облаци в този район на атмосферата.

Вярно е, че изследователите се изправиха пред още един въпрос: съществуват ли водни пари на толкова голяма надморска височина в количество, достатъчно, за да образуват светли облаци? Работата на учените в тази посока даде неочакван резултат. Отчетлив максимум на съдържанието на водни пари е установен през юли-август и минимум през януари-февруари (в северното полукълбо). Тоест, установен е фактът за повишаване на влажността през тези сезони, над тези географски ширини и на нивото, където се образуват сенчестите облаци. Този факт има просто обяснение: над 25-30 километра в средните ширини през лятото се наблюдават възходящи въздушни течения, които пренасят водни пари в района на мезопаузата. Там водната пара замръзва, образувайки сребристи облаци. Недостатъкът му се компенсира от нов приток на пара отдолу. На други географски ширини и през други сезони възходящите въздушни течения или не се появяват, или се потискат от липсата на замръзване. Има и друго обяснение. Състои се във факта, че водната пара на голяма надморска височина се образува от взаимодействието на водородни атоми, летящи към Земята от Слънцето, с кислородни атоми. горни слоевеземната атмосфера. Тази идея е изразена от норвежкия учен Л. Вегард през 1933 г. и получава количествено обосновка през 1961 г. в работата на френския учен К. дьо Турвил. Вярно е, че тази "слънчева" хипотеза има слабости и не може напълно да обясни повишената влажност в мезопаузата. V последните годиниНякои изследователи изтъкват друг източник на снабдяване с водни пари в мезопаузата. Такава хипотеза се подкрепя например от Л. Франк, професор в Университета на Айова, руски учен В. Н. Лебединец и някои други учени. Те смятат, че районът на мезопаузата се снабдява с водна пара в достатъчни количества за образуването на светли облаци на мини-комета. Кои частици служат като ядра на кондензация при образуването на светли облаци? Правени са различни предположения: частици вулканичен прах, кристали от морска сол, метеорни частици. Хипотезата, че метеорните частици служат като кондензационни ядра, е издигната от Л. А. Кулик през 1926 г. в неговата метеоритно-метеоритна хипотеза за произхода на светлинните облаци. През 1950 г. тази хипотеза отново е независимо изложена от В. А. Бронщен.

Хипотеза космически произходсега се предпочитат кондензационни ядра. Наистина, унищожаването на метеороиди, проникващи в земната атмосфера и наблюдавани като метеори, се случва главно точно над мезопаузата, на височини от 120-80 km. Проучванията показват, че до 100 тона материя „пада“ на Земята всеки ден, а броят на частиците с маса от 10 грама, подходящи като кондензационни ядра, е напълно достатъчен, за да осигури образуването на светли облаци. Направени са опити да се намери връзка между появата на светли облаци и интензивността на метеорните дъждове.

Структура на светли облаци.

През 1955 г. Н.И. Гришин предложи морфологична класификация на формите на светли облаци. По-късно тя стана международна класификация. Комбинацията от различни форми на светли облаци образува следните основни типове:

Тип I. Fleur, най-простата, равномерна форма, запълваща пространството между по-сложни, контрастиращи детайли и имаща мъглива структура и слабо бледо бяло сияние със синкав оттенък.

Тип II. Ивици, наподобяващи тесни потоци, сякаш отнесени от въздушни течения. Често подредени в групи от няколко парчета, успоредни една на друга или преплетени под лек ъгъл. Ивиците са разделени на две групи – размазани (II-a) и рязко очертани (II-b).

Тип III. Вълните са разделени на три групи. Миди (III-a) - области с често подреждане на тесни, рязко очертани успоредни ивици, като леки вълнички по повърхността на водата с лек порив на вятъра. Хребетите (III-b) имат по-забележими признаци на вълнов характер; разстоянието между съседните хребети е 10–20 пъти по-голямо от това на миди. Вълнообразните завои (III-c) се образуват в резултат на кривината на повърхността на облака, заета от други форми (ленти, миди).

Тип IV. Вихрите също са разделени на три групи. Завихряния с малък радиус (IV-a): 0,1° до 0,5°, т.е. не по-голям от лунния диск. Те огъват или напълно усукват ивици, миди, а понякога и флер, образувайки пръстен с тъмно пространство в средата, напомнящо лунен кратер. Завихря се под формата на обикновен завой от една или повече ленти встрани от основната посока (IV-b). Мощни вихрови изхвърляния на "светеща" материя далеч от основния облак (IV-c); това рядко образувание се характеризира с бърза променливост на формата си.

Но дори и в рамките на вида на серебрените облаци са различни. Следователно във всеки тип облаци се разграничават групи, които показват специфична структура на облаците (размити ивици, рязко очертани ивици, миди, гребени, вълнообразни завои и т.н.) Подробности за тази класификация на сновидните облачни форми могат да бъдат намерени в книга от VA Бронщен "Селезни облаци и техните наблюдения". Обикновено, когато наблюдавате светли облаци, можете да видите няколко техни форми от различни видове и групи наведнъж.

Видове и методи за наблюдение на светли облаци.

Изследванията на светлинните облаци са необходими за по-задълбочено разбиране на циркулацията на земната атмосфера, както и на много процеси, протичащи извън Земята, на Слънцето. Възможно е времето на Земята да зависи не само от условията в тропосферата, но и от състоянието на по-високите слоеве на атмосферата. Наблюденията на сенчестите облаци са различни, тяхната организация, методика и провеждане зависят от поставените задачи. Могат да се разграничат следните типове наблюдения на светлинни облаци:

1. Синоптични наблюдения са систематични наблюдения на сегмента на сумрака с цел установяване на факта за наличие или отсъствие на сярни облаци, а в случай на видимостта им, регистриране на някои характерни белези.
2. Проучване на структурата. Може да се направи чрез визуално наблюдение, фотографиране или заснемане на забавен каданс.
3. Изучаване на движенията на светли облаци. Произведено от тяхното последователно снимане или заснемане на забавен каданс. Тук може да се нуждаете от теодолит.
4. Определяне на височини. За да се реши този проблем, е необходимо да се снимат светли облаци в предварително уговорени моменти от две точки, разделени на разстояние 20-0 км. Камерите и в двата случая трябва да са еднакви. Имате нужда от точен часовник. За да обработвате наблюдения, имате нужда от специална палитра.
5. Фотометрия и поляриметрия. Произведено от снимки. Но за изпълнение на тези задачи са необходими специални устройства.

Това са основните видове наблюдения. Някои от горните задачи могат да бъдат изпълнени на същите наблюдения. Същите снимки могат да се използват за изследване на структурата, движенията, определянето на височините и фотометрия на светлинните облаци. Наблюдател-прогнозист може да снима светли облаци между записите. Синоптичният метод е най-приемлив за любителски наблюдения на светли облаци. Включва патрулиране на сегмента на здрача, статистика на сенчестите облаци, описание на тяхната структура и яркост. В работата си използвах основно синоптичния метод за наблюдение на светли облаци. Фотографският метод е използван за изследване на структурата на светлинните облаци. Измерени са също азимутът и височината на серебрените облаци над хоризонта.

По залез слънце можете да наблюдавате най-фантастичните цветове и причудливи картини. Понякога ми идва на ум мисълта, че ако го нарисувате вярно, тогава хората няма да повярват - ще кажат, че това не се случва и че художникът е преувеличил реалността. Някога смятахме, че всичко това е физика, всичко се обяснява с пречупването на светлината в слоевете на атмосферата. В небето обаче има явления, които все още нямат точно обяснение и отдавна са изследвани от метеоролози, физици и астрономи. Едно от тези явления са светещите облаци.

Сребърни облаци. Снимка: mygeos.com

Серебрените облаци са много красиво и сравнително рядко атмосферно явление, което може да се наблюдава на географски ширини между 43° и 65° през лятото през къси нощи, в дълбок здрач. Това са най-високите облаци в земната атмосфера, образуват се в мезосферата на височина около 85 км и се виждат само когато са осветени от слънцето зад хоризонта, докато по-ниските слоеве на атмосферата са в земната сянка. Разграничаването на мезосферните облаци от обикновените ниски тропосферни е доста лесно: последните се виждат на фона на вечерната зора като тъмни, а първите са ярки и дори сякаш светещи, т.к. залязващото слънце може да "осветява" само достатъчно "високи" обекти.

Оптичната плътност на мезосферните облаци е незначителна и звездите често надничат през тях. Не е изненадващо, че тези облаци се наблюдават главно през най-кратките нощи на високи географски ширини: точно при такива условия, когато слънцето залязва за кратко и недалеч под хоризонта. Интересното е, че светлинните облаци се движат много бързо - средната им скорост е 100 метра в секунда.

Природата на светещите облаци не е напълно разбрана. За първи път светлини облаци са забелязани през 1885 г., две години след изригването на вулкана Кракатау. Пепелта, изхвърлена от този вулкан, предизвика толкова великолепни залези, че съзерцанието на небето преди залеза се превърна в много популярно занимание. Един от тези наблюдатели беше немският учен T. Backhouse T.W., който забеляза тънки сребърни ивици, трептящи със синкава светлина в напълно черно небе, и ги описа в статията си. Частният доцент от Московския университет Витолд Карлович Цераски, който наблюдава светли облаци на 12 юни 1885 г., също забеляза, че тези облаци, които се открояват ярко на фона на здрачното небе, стават напълно невидими, когато излизат отвъд здрачния сегмент на небето. Той ги нарече „нощни светещи облаци“. Първоначално учените свързваха появата на светли облаци с вулканичен прах, но явлението се наблюдаваше доста често дори при липса на вулканични изригвания. В. К. Цераски, заедно с А. А. Белополски, астроном от Пулковската обсерватория, който по това време работеше в Московската обсерватория, изучава серебристите облаци и определя тяхната височина, която според неговите наблюдения варира от 73 до 83 км. Тази стойност беше потвърдена след 3 години от немския метеоролог Ото Джеси.

Изследователят на Тунгусския метеорит Л. А. Кулик през 1926 г. предложи метеоритно-метеоритна хипотеза за образуването на сребристи облаци, според която метеорните частици, паднали в земната атмосфера, са ядрата на кондензацията на водни пари. Тази теория обаче не обяснява тяхната характерна фина структура, сравнима с тази на перистите облаци. През 1952 г. И. А. Хвостиков излага хипотеза, наречена кондензационна (или ледена), според която серебристите облаци имат структура, подобна на тази на перистите облаци, състоящи се от ледени кристали.

Напоследък теорията за метеорния произход на серебрените облаци беше потвърдена от НАСА. "Открихме частици от "метеорен дим" в състава на снолистни облаци. Това откритие потвърждава теорията, че частиците от метеорен прах са ядра, около които се образуват кристали от сновидни облаци", каза научният директор на NASA AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) Джеймс Ръсел от университета в Хамптън.

Всеки ден на Земята пада повече от един тон метеорен прах. Полет в атмосферата огромни скорости, по-голямата част от този прах изгаря напълно на височини от 70-100 км, оставяйки след себе си "дим", състоящ се от микроскопични частици. Тези частици образуват един вид кристализационни центрове, около които водните молекули образуват ледени кристали. Но за разлика от кристалите, които се образуват в обикновените облаци, кристалите на светлинните облаци са много малки. Приблизително 10-100 пъти по-малки от кристалите на дъждовния облак. Това обяснява необичайния синкав оттенък на сребристите облаци, тъй като малките ледени кристали пречупват по-добре светлината от частта с по-къса дължина на вълната на спектъра - синьо и виолетово.

Понастоящем не е напълно ясна естеството на появата на надморска височина от 80 km в достатъчно количество водна пара, което е необходимо за образуването на светли облаци. През 2012 г., след 5 години експлоатация на спътника AIM, в нова хипотезаза естеството на появата на водата в мезосферата, което успя да обясни защо облаците са се появили преди 130 години, а преди това не са били наблюдавани. Според тази теория източникът за образуване на вода е газът метан, с който земната атмосфера е била интензивно обогатена от края на миналия век. Увеличаването на съдържанието на метан в атмосферата до голяма степен се улеснява от промишленото развитие на нефт и газови находища, изхвърляне на битови и производствени отпадъци и др. По отношение на парниковия си ефект метанът е десет пъти по-голям от въглеродния диоксид. Но CO 2 е по-тежък от въздуха и следователно се натрупва директно на земната повърхност и също се „използва“ от растенията. Метанът е по-лек от въздуха и се издига до 10-12 км. В същото време част от молекулите на метана под въздействието на слънчева радиация и атмосферен кислород и озон се разлагат на водни молекули, които под действието на конвективни течения се издигат още по-високо, до 70-80 км. Там те се кондензират върху метеорен прах и пораждат сребристи облаци. По този начин учените смятат, че светлинните облаци могат да бъдат един вид индикатор за прекомерно натрупване на метан и последващо глобално затоплянепоради парниковия ефект.

Продължават изследванията на светли облаци. "Светещите нощни облаци", или "полярните мезосферни облаци", както ги наричат, служат като основен източник на информация за движението на въздушните маси в горните слоеве на атмосферата, което прави тяхното изследване още по-неотложна и важна задача. Това е целта, преследвана от проекта PoSSUM (Полярна суборбитална наука в горната мезосфера), ръководен от Джейсън Реймюлер. Изследователят обяснява: „Идеята е да се създаде лаборатория за изследване на светли облаци. Това е заза преносима лаборатория, която ще бъде поставена на борда на самолет и ще направи нужните ни измервания по време на суборбитален полет. Едно от най-важните устройства на тази лаборатория е лазерният радар. Разпръскването на лазерни импулси от молекули на озон, азот, кислород, аргон и въглероден диоксид, които са много редки на тази височина, ще направи възможно наблюдението на термодинамичните процеси, протичащи в мезосферата. по-рано като част от проекта ATREX, и от самолета на височина около 6,5 хиляди метра.

Серебрените облаци са най-високите облачни образувания в земната атмосфера, срещащи се на височини от 70-95 км. Те също се наричат полярни мезосферни облаци (PMC) или светлинни облаци (NLC). Това са леки полупрозрачни облаци, които понякога се виждат на фона на тъмно небе в лятна нощ в средните и високите ширини.

„Тези облаци светеха ярко в нощното небе с чисти, бели, сребристи лъчи, с лек синкав оттенък, придобивайки жълт, златист оттенък в непосредствена близост до хоризонта“ - така Витолд Карлович ЦЕРАСКИ, който ги наблюдава за първи път на 12 юни 1885 г. в Москва, описва нощните светещи облаци.

В горните слоеве на атмосферата, на височини 80-90 km, се образуват светли облаци и са осветени от Слънцето, което не е потънало дълбоко под хоризонта (следователно в Северното полукълбо се наблюдават в северната част на небето, и в южното полукълбо - в южното). За тяхното формиране е необходима комбинация от три фактора: достатъчноводна пара; много ниска температура; наличието на най-малките прахови частици, върху които водната пара кондензира, превръщайки се в ледени кристали.

По време на образуването на светлинни облаци частиците от метеоритния прах вероятно служат като центрове на кондензация на влага. Слънчевата светлина, разпръсната от малки ледени кристали, придава на облаците техния характерен синкаво-син цвят. Заради голямата си надморска височина, светещите облаци светят само през нощта, като се разпръскват слънчева светлина, която им пада изпод хоризонта. През деня, дори на фона на чист синьо небетези облаци не се виждат: те са много тънки, "ефирни". Само дълбок здрач и нощна тъмнина ги правят видими за наземен наблюдател. Вярно е, че с помощта на оборудване, издигнато на голяма височина, тези облаци могат да бъдат записани и през деня. Лесно е да се убедите в невероятната прозрачност на сребристите облаци: звездите се виждат перфектно през тях.

В Северното полукълбо е възможно да се наблюдават нощни облаци само през летните месеци през юни-юли, обикновено от средата на юни до средата на юли и само на географски шириниот 45 до 70 градуса, като в повечето случаи по-често се наблюдават на ширини от 55 до 65 градуса. В Южното полукълбо те се наблюдават в края на декември и през януари на ширини от 40 до 65 градуса. По това време на годината и на тези географски ширини Слънцето не потъва много дълбоко под хоризонта дори в полунощ, а плъзгащите му се лъчи осветяват стратосферата, където на средна височина от около 83 км се появяват светли облаци. Като правило те се виждат ниско над хоризонта, на височина 3-10 градуса в северната част на небето (за наблюдатели Северното полукълбо). При внимателно наблюдение те се забелязват ежегодно, но не достигат висока яркост всяка година.

Към днешна дата няма консенсус в научната общност по отношение на произхода на светещите облаци. Фактът, че това атмосферно явление не е наблюдавано до 1885 г., накара много учени да смятат, че появата им е свързана с мощен катастрофален процес на Земята - изригването на вулкана Кракатау в Индонезия на 27 август 1883 г., когато около 35 милиона тона вулканични прах и огромна маса водна пара. Изложени са и други хипотези: метеорна, техногенна, хипотеза за „слънчевия дъжд“ и др. Но досега много факти в тази област са непълни и противоречиви, така че сенчестите облаци продължават да бъдат вълнуващ проблем за много естествоизпитатели.

„Астрономия за всички“ е съвместна рубрика на РОСКОСМОС и Московския планетариум (www.planetarium-moscow.ru). Говори се за слънчева системаи неговите обекти, астрономически явления и интересни данни за безкрайното пространство. Следете астроновините на официалните уебсайтове и страници на РОСКОСМОС и Московския планетариум във всички популярни в социалните мрежи(хаштаг #AstronomyForAll). Ние сме ЗА популяризирането на астрономията и възраждането на интереса към науката!

Само преди няколкостотин години Земята беше пълна с неизвестното и за да рисувам върху заготовките, върху географски картите нарисуваха хипотетични туземци с кучешки глави и човешки лица на корем. Оттогава мистериите на нашата планета намаляха. По-интересни са тези, които съвременната наукаоще не мога да го разбера...

Сергей Сисоев

Поляризацията на светлината Светлината е електромагнитна вълна. Поляризация за електромагнитни вълни- Това е явление на насочено трептене на векторите на електрическото и магнитното поле. Линейната поляризация е специален случай на поляризация, когато колебанията на вектора на интензитета електрическо полележат в една и съща равнина

Днес за изследване на атмосферата широко се използват лидарни инсталации (LIDAR, Light Identification, Detection and Ranging), в които лазерът служи като източник на светлинен лъч. Малка част от нейното излъчване, разпръснато в атмосферата, се връща обратно и се улавя от приемника. Това дава възможност да се изчисли разстоянието от настройката до областта на атмосферата, която е разпръснала сигнала от момента на пристигане на отразения сигнал. Снимката показва лидара на обсерваторията Pierre Auger (Аржентина)

Диаграмата ясно показва принципа на действие на лидарната инсталация. За съжаление методът има непреодолимо ограничение: изисква ясно небе - в гъсти облаци лазерният лъч се губи почти напълно

Серебристите облаци се образуват на височина около 80 km, в областта, граничеща между мезо- и термосферата, т. нар. мезопауза. Мезосферата е студена - температурата в нея пада до -150°C. Термосферата се характеризира с високи температури- въздухът (ако това чудовищно разредено вещество може да се нарече така) под въздействието на слънчевата радиация понякога се нагрява до 1500 К. Концентрацията на газовите молекули в термосферата е толкова ниска, че познатите ни механизми на пренос на топлинна енергия на практика не са работа, а единственият начин да се охлади е да излъчва енергия. В такива трудни условия "живеят" сенчестите облаци

Причината, поради която се наблюдават серебрени облаци през нощта, а не през деня, е ясна от горната диаграма. Докато наблюдателят все още е в "нощна територия", в осветената от слънцето зона падат светли облаци; Серебристите облаци "обичат" не само нощта, но и лятната нощ. Причината е проста. Колкото и да е странно, горната мезосфера се охлажда най-много през лятото: динамиката на въздушните потоци в атмосферата е виновна за това. Също така няма проблеми с центровете за кристализация - в края на краищата микрочастиците от метеорен произход наистина присъстват в мезосферата

През юни 1885 г., с интервал от няколко дни, няколко европейски астрономи забелязаха необичайно явление: странни облаци от структура, невиждана досега, светещи във вечерния или ранния утринен здрач, когато Слънцето беше под хоризонта. В Германия това явление е наблюдавано от астрономите Ото Джеси и Томас Уилям Бакхаус, в Австро-Унгария от Вацлав Ласка, в Русия от Витолд Карлович Цераски. Тъй като всички първи наблюдения са направени независимо едно от друго, би било несправедливо да се смята някой сам за откривателя. Джеси и Цераски обърнаха най-сериозно внимание на новото явление. Последният успя да установи с приемлива точност височината на новите облаци над земната повърхност - около 75 версти. Той пръв установи пренебрежимо малката оптична плътност на облаците - блясъкът на "затворените" от тях звезди почти не губи сила! Джеси също направи съответните измервания, но с малко по-малка точност. Но именно той измисли името, което е често срещано оттогава - „сребърни облаци“. В англоезичната литература това явление обикновено се нарича ноктилуцентни облаци или (особено в материалите на НАСА) полярни мезосферни облаци - PMC.

Условия за съществуване

До края на 19 век в Европа имаше много астрономи, които редовно наблюдаваха небето. Нито един от тях не описва нищо, наподобяващо серебрени облаци до лятото на 1885 г. Може би наблюденията на облаци не са били записани в научната история поради тривиалност? Но същият Витолд Цераски от 1885 г. се занимава с фотометрия на здрачното небе от около десет години. Тази старателна задача изискваше внимателно внимание към всеки облак, който може да изкриви данните. Цераски пише: „Би ми било доста трудно да не забележа феномен, който понякога обхваща не повече, не по-малко от целия небосвод. Ото Джеси беше на същото мнение. Ето защо ще изхождаме от факта, че светещи облаци всъщност не са наблюдавани преди лятото на 1885 г. и вероятно не са съществували. Разбира се, много скоро бяха направени опити да се обясни новостта на природата. Най-логичното обяснение в този момент изглеждаше катастрофалното изригване на вулкана Кракатау на територията на съвременна Индонезия, което доведе до мощна експлозия, което буквално вдигна целия остров във въздуха. Имаше и други теории - ще ги разгледаме по-долу. Но преди да говорим за самите светли облаци, си струва да се обърне внимание на условията, в които те съществуват.

Земната атмосфера е сложен обект, характеризиращ се с различни условия. Според височината му е обичайно да се разделя на тропосфера (до 10 km), стратосфера (10–50 km), мезосфера (50–85 km), термосфера и екзосфера. В зоната, граничеща между мезо- и термосферата, се образуват светли облаци - т. нар. мезопауза.

Физически условиянад и под мезопаузата са различни. Мезосферата е студена - температурата в нея пада до -150°C. Термосферата, напротив, се характеризира с много високи температури - въздухът под въздействието на слънчевата радиация понякога се нагрява до 1500K. Концентрацията на газовите молекули в термосферата е толкова ниска, че механизмите за пренос на топлинна енергия, с които сме свикнали, не работят и единственият начин да се охладим е чрез излъчване на енергия.

А сега си представете какви облаци могат да се появят при такива "трудни" условия? Обикновените кръгови облаци "живеят" в тропосферата, на височина 5-6 км, и са нещо като водна мъгла. Облак, който може да се образува на височина от 70 км, може да се сравни с човек, който се е приспособил да съществува без защитно оборудване, например на Юпитер ...

откъде са дошли?

По-горе споменахме вулканичната хипотеза за образуването на светли облаци, предложена от немския физик Фридрих Колрауш в края на XIXвек. Уви, последващите проучвания показват, че свойствата на облаците и свойствата на вулканичните аерозоли, суспендирани в атмосферата, са много различни.

През 20-те години на миналия век изследователят на метеоритите Леонид Кулик предлага хипотезата за метеоритния произход на серебрените облаци - според нея те се състоят от най-малките частици метеоритно вещество, разпръснати в горните слоеве на атмосферата. Всъщност изследванията на мезосферата с метеорологични ракети още през 60-те години на миналия век показаха, че има известно количество материал с очевидно метеоритен произход в светло сияни облаци. Но по това време научният мейнстрийм вече беше друга теория - кондензацията, инициирана от съветския физик Иван Андреевич Хвостиков.

Важна характеристика на сновидните облаци е, че те се наблюдават от година на година на едни и същи височини (около 80 км), едни и същи ширини (50-70 градуса) и само през лятото, като всички тези правила се спазват и в северната, и в южните полукълба. Нито вулканичната, нито метеорната хипотеза могат да обяснят тези факти. Версията за кондензация предполага, че светлинните облаци се състоят от малки ледени кристали, замразени върху аерозолни частици. Зоната на поява на тези ледници се намира на надморска височина от около 90 км, оттам те постепенно се спускат надолу под въздействието на гравитацията, увеличавайки се по размер. На височина от около 85 км техните клъстери стават видими при здрач при слънчево осветление отдолу - появяват се облаци. За образуването на такива ледени блокове са необходими поне три условия: ниска температура, достатъчна влажност и наличие на кристализационни центрове.

Най-големият проблем е влажността на въздуха. Горните километри на мезосферата са по-сухи от Сахара - водата там е незначителна и идва там основно от два източника. Това е, първо, водна пара отдолу, и второ, разрушаването на молекулите на метан под въздействието на слънчевата ултравиолетова радиация, след което се образува вода с участието на атмосферен кислород. Трудността е, че водните молекули също се разпадат под действието на слънчевата радиация – средното време на живота им в мезопаузата се изчислява за няколко дни. Въпреки че няма пълна яснота при какви условия и по кое време може да се натрупа достатъчно количество вода в мезопаузата, следователно, при цялата правдоподобност на кондензната версия, въпросът далеч не е затворен.

Инструменти за обучение

Изучаването на светли облаци не е лесна задача. Въздухът над стратосферата е толкова разреден, че нито самолет, нито балон могат да останат в него; единственият самолет, способен да достигне такива височини, е ракетата. Това създава значително неудобство за изследователите: ракета, летяща с висока скорост, остава в изследваната област за няколко секунди и има много ограничен контакт с околната среда. Пускането му не е възможно отвсякъде и е доста скъпо.

През първата половина на 20-ти век беше предложено да се използва оптично сондиране за изследване на атмосферата. Първоначално за това се използва мощен прожектор. Наблюдаваното разсейване на светлинния лъч дава информация за състава и състоянието на въздушните маси. В Съединените щати сондирането на прожектора се използва главно за определяне на плътността и температурата на въздуха; в СССР изследването на атмосферните аерозоли също се счита за важна задача, за която лъчът на прожектора се поляризира и след това се изследва разпределението на поляризацията с височина . Разбира се, прожекторът като източник на светлина не беше много удобен - звучащият таван никога не надхвърляше 70 км.

От 60-те години на миналия век за изследване на атмосферата все повече се използват така наречените лидарни инсталации, в които лазерът служи като източник на светлинен лъч. Малка част от нейното излъчване, разпръснато в атмосферата, се връща обратно и се улавя от приемника. лазерно лъчениепоследователно, неговата дължина на вълната и поляризация могат да бъдат определени с голяма точност. Лазерният лъч може да бъде излъчван за период от време, определен с висока точност. Това задава дължината на светлинния лъч. Това дава възможност да се изчисли разстоянието от настройката до областта на атмосферата, която е разпръснала сигнала от момента на пристигане на отразения сигнал с точност до няколко метра. Е, характеристиките на отразената (разсеяна) радиация носят информация за средата, от която е отразена.

Вторият важен инструмент е изследването на поляризацията на светлината. Фактът, че слънчевата светлина, която виждаме, е поляризирана, е открит от Франсоа Араго още през 1809 г., той също така установи, че поляризационният максимум е на ъглово разстояние от 90 градуса от Слънцето. Степента на поляризация на светлината се влияе от свойствата на средата, върху която е разпръсната. Това е основата на метода. Особено забележително е, че при здрач, когато Слънцето под хоризонта осветява земната атмосфера отдолу, поляриметрията дава информация за свойствата на определен слой въздух, който е най-ярко осветен точно в този момент. По този начин, чрез измерване на поляризацията по време на здрач, може да се получи разпределението на свойствата по височина.

От началото космическа ерана дневен ред беше въпросът, че е възможно да се наблюдават светли облаци от космоса. Първото устройство, създадено специално за изучаване на мезосферата и сенчестите облаци, беше американският спътник AIM (The Aeronomy of Ice in the Mesosphere), изстрелян през 2007 г. и все още работещ в орбита.

…и Тунгусския метеорит

Повечето известен случаймасовото наблюдение на светли облаци става през лятото на 1908 г., непосредствено след падането на Тунгусския метеорит и, логично, във връзка с него. Почти в цяла Европа заради светещите облаци са дошли "бели нощи" - дори там, където никой не е чувал за тях. Очевидци припомнят, че посред нощ е имало достатъчно светлина, за да се чете вестник. За съжаление, почти не са направени надеждни инструментални измервания, а съвременните оценки се различават значително - осветеността на тези нощи се оценява на 10–8000 пъти по-висока от естествения фон.

Съвременниците по правило не свързваха необичайни облаци с Тунгусския метеорит, тъй като не знаеха за съществуването му. Самият факт на падане небесно тялонякъде в провинция Енисейбеше известно - дори се опитаха да го потърсят, но учените успяха да оценят истинския мащаб на случилото се само две десетилетия по-късно. Освен това точно на тези места не се наблюдават атмосферни аномалии, поне очевидни. Нощното осветление се обясняваше с вулканизъм, който по това време звучеше правдоподобно.

От гледна точка на днешните представи, сенчестите облаци от лятото на 1908 г. все още са по-свързани с Тунгуска - но как? Въпреки че има около сто версии за случилото се през 1908 г., двама учени се радват на най-голямо доверие: метеорит и комета. Метеоритът се блъска фундаментален проблем- къде отиде камъкът? Кометата изглежда е по-добра във всички отношения, но появата на светли облаци в нейните рамки изглежда трудно обяснима. Веществото, разпръснато в атмосферата, трябваше да отлети на изток от Ванавара, а във Владивосток и Токио щяха да се видят серебрени облаци - но нищо подобно не се случи. Освен това размерът на кометата "аура" достига стотици хиляди, а понякога и милиони километри. Приближавайки Земята приблизително от страната на Слънцето, опашатият гост трябваше да се пръсне в атмосферата няколко дни преди падането и въртенето на Земята по напълно естествен начин ще разпредели цялата материя равномерно по обиколката.

Така се оказва, че мистериозното тунгусски феномензначително увеличава броя на въпросите към сребристите облаци. 125 години след като приватдоцентът Витолд Карлович Цераски видя необичайни облаци в небето сутринта, все още не можем да кажем със сигурност, че разбираме откъде и как са дошли.

МОСКВА, 20 юни - РИА Новости.Феноменът на появата на т. нар. светли облаци в горните слоеве на земната атмосфера може да се свърже с древното изригване на вулкана Кракатау, според съвместен доклад на Роскосмос и Московския планетариум.

Серебрените облаци са най-високите облачни образувания в земната атмосфера, срещащи се на височини от 70-95 километра. Те също се наричат полярни мезосферни облаци (PMC) или светлинни облаци (NLC). Това са леки полупрозрачни облаци, които понякога се виждат на фона на тъмно небе в лятна нощ в средните и високите ширини.

„Фактът, че това атмосферно явление не е наблюдавано до 1885 г., накара много учени да смятат, че появата им е свързана с мощен катастрофален процес на Земята – изригването на вулкана Кракатау в Индонезия на 27 август 1883 г., когато са били около 35 милиона тона. изпуснати в атмосферата вулканичен прах и огромна маса водна пара. Изказани са и други хипотези: метеор, изкуствени, хипотезата за „слънчев дъжд“. Но досега много факти в тази област са непълни и противоречиви, т.е. светещите облаци продължават да бъдат вълнуващ проблем за много естествоизпитатели“, се отбелязва в съобщението.

Как се образуват светли облаци

Серебристите облаци се образуват в горните слоеве на атмосферата на височина около 90 километра и са осветени от Слънцето, което е потънало плитко под хоризонта (следователно в Северното полукълбо се наблюдават в северната част на небето, а в Южно полукълбо - в южното). За тяхното образуване е необходима комбинация от три фактора: достатъчно количество водна пара, много ниска температура, наличие на малки прахови частици, върху които водната пара кондензира, превръщайки се в ледени кристали.

„По време на образуването на светли облаци центровете на кондензация на влага вероятно са прахови частици от метеорит. Слънчевата светлина, разпръсната от малки ледени кристали, придава на облаците техния характерен синкаво-син цвят. Поради височината си, светещите облаци светят само през нощта, разпръсквайки се слънчева светлина, която пада върху тях отдолу на хоризонта. През деня, дори на фона на ясно синьо небе, тези облаци не се виждат: те са много тънки, "ефирни". Само дълбок здрач и нощен мрак ги правят видими за наземен наблюдател. Вярно е, че с помощта на апаратура, издигната на голяма височина, тези облаци могат да бъдат записани и през деня. Лесно е да се види невероятната прозрачност на сенчестите облаци: звездите се виждат перфектно през тях“, отбелязват изследователите.

Серебрени облаци в северното полукълбо

Серебристите облаци могат да се наблюдават само през летните месеци в Северното полукълбо през юни-юли, обикновено от средата на юни до средата на юли и само на географски ширини от 45 до 70 градуса, като в повечето случаи те са по-често видими при географски ширини от 55 до 65 градуса. В Южното полукълбо те се наблюдават в края на декември и през януари на ширини от 40 до 65 градуса. По това време на годината и на тези географски ширини Слънцето не потъва много дълбоко под хоризонта дори в полунощ, а плъзгащите му се лъчи осветяват стратосферата, където на средна височина от около 83 километра се появяват светли облаци. Като правило те се виждат ниско над хоризонта, на височина 3-10 градуса в северната част на небето (за наблюдатели на Северното полукълбо). При внимателно наблюдение те се забелязват ежегодно, но не достигат висока яркост всяка година.