что такое серебристые облака в мезосфере
Что такое серебристые облака в мезосфере
Серебристые облака – самые высокие облачные образования в земной атмосфере, возникающие на высотах 70-95 км. Их называют также полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Это светлые полупрозрачные облака, которые иногда видны на фоне темного неба летней ночью в средних и высоких широтах.
«Облака эти ярко блистали на ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, с лёгким голубоватым отливом, принимая в непосредственной близости от горизонта жёлтый, золотистый оттенок» – так описывает ночные светящиеся облака Витольд Карлович ЦЕРАСКИЙ, впервые наблюдавший их 12 июня 1885 года в Москве.
Серебристые облака образуются в верхних слоях атмосферы, на высотах 80-90 км и освещаются Солнцем, неглубоко опустившимся под горизонт (поэтому в Северном полушарии они наблюдаются в северной части неба, а в Южном полушарии – в южной). Для их образования необходимо сочетание трёх факторов: достаточное количество водяного пара; очень низкая температура; наличие мельчайших пылевых частиц, на которых конденсируются пары воды, превращаясь в кристаллики льда.
При формировании серебристых облаков центрами конденсации влаги, вероятно, служат частицы метеоритной пыли. Солнечный свет, рассеянный крошечными кристаллами льда, дает облакам их характерный голубовато-синий цвет. Из-за своего высотного положения серебристые облака светятся только в ночное время, рассеивая солнечный свет, который попадает на них из-под горизонта. 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.
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 градусов, причем в большинстве случаев они чаще видны на широтах от 55 до 65 градусов. В Южном полушарии их наблюдают в конце декабря и в январе на широтах от 40 до 65 градусов. 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 3-10 градусов в северной части неба (для наблюдателей Северного полушария). При внимательном наблюдении их замечают ежегодно, но высокой яркости они достигают далеко не каждый год.
До настоящего времени в научном сообществе нет единого мнения относительно происхождения серебристых облаков. Тот факт, что это атмосферное явление не наблюдалось до 1885 г., многих учёных привел к мысли, что их появление связано с мощным катастрофическим процессом на Земле – извержением вулкана Кракатау в Индонезии 27 августа 1883 г., когда в атмосферу было выброшено около 35 млн тонн вулканической пыли и огромная масса водяного пара. Высказывались и другие гипотезы: метеорная, техногенная, гипотеза о «солнечном дожде» и т.п. Но до сих пор многие факты в этой области неполны и противоречивы, поэтому серебристые облака продолжают оставаться волнующей проблемой для многих естествоиспытателей.
Серебристые облака
История изучения
Хронология изучения феномена противоречива. Одни источники утверждают, что он был выявлен только в 1885 году, и связывают причины его возникновения с извержением вулкана под названием Кракатау. Это было значимое событие, произошедшее на Земле в 1883 году, в результате которого в атмосферу было выброшено примерно 35 миллионов тонн пыли вулкана, а также водяной пар.
Но существуют и иные мнения, в частности о том, что сияющие и яркие серебристые облака были обнаружены еще раньше — в начале 19 века. И только в 1885 году специалисты впервые о них заговорили. Считается, что феномен открыли двое ученых: российский – В.К. Цераский и немецкий – Т. Бэкхаус. При этом российский ученый сумел определить расстояние до границ удивительного явления (80 км) и очень маленькую плотность облаков.
В 2007 году в целях изучения механизма образования в мезосфере серебристых облаков НАСА запустило специальный спутник. Это был проект под названием АИМ. Спутник регистрирует основные процессы, происходящие в мезосфере Земли, и выделяет главные из них. Современные приборы позволили узнать, из каких химических элементов состоят облака. Кроме того, проводились исследования маленьких кристалликов льда, частичек космической пыли, а также газовых молекул.
Аналогичные наблюдения за данным феноменом в России в свое время велись со станций САЛЮТ и МИР.
Описание явления
В Южном и Северном полушариях Земли серебристые облака можно наблюдать, соответственно, с северной и южной стороны, причем именно тогда, когда Солнце чуть-чуть скрывается за горизонтом. Для их образования необходимы низкая температура, наличие водяного пара и пылевых частиц, на которых будет образовываться конденсат от паров воды. По гипотезе исследователей центром конденсации влаги являются частицы пыли метеоритов. А характерный цвет облакам придает солнечный свет, рассеиваемый образующимся после конденсации влаги кристалликами льда.
Такие облака можно видеть только в ночное время. В дневное время даже при условии идеального голубого неба их не видно, так как они очень тонкие. Таким образом, только в периоды глубоких сумерек люди имеют возможность насладиться удивительным атмосферным явлением. Зафиксировать его в дневное время можно лишь с использованием специальной аппаратуры, работающей в условиях недосягаемых высот.
Через серебристые облака отлично видны звезды, что дает основание говорить об их прозрачности.
По своей структуре рассматриваемые облака можно разделить на следующие виды:
Интересные факты
В Северном полушарии возможность наблюдать за феноменом имеют только специалисты из России, Канады и северной части Европы.
Интересно, но значительную лепту в изучение рассматриваемого явления внесли не специалисты, а любители, с фанатичностью наблюдающие за серебристыми облаками и пытающиеся проникнуть в самую суть явления. Они то и выявили, что диапазон высот, в котором происходит формирование облаков, может сжиматься до 85 км, после чего расширяться до 120 км. Данный факт до сих пор остается загадкой.
Наблюдать ночные светящиеся облака в Северном полушарии можно в определенные сезоны. Обычно их удивительный свет поражает воображение в летнее время в широтах от 45 до 70 градусов. Но значительно лучше они видны в широтах от 55 до 65 градусов.
В Южном полушарии наоборот их видно в зимний период в пределах широт от 40 до 65 градусов. Зимой Солнце не опускается сильно за горизонт и его лучи освещают мезосферу. На ее высоте (примерно 83 км над поверхностью Земли) и появляются облака. Обычно они видны невысоко над горизонтом, примерно на высоте до 10 градусов с северной стороны неба. Наблюдать данное явление можно ежегодно, но своей необыкновенной яркостью оно балует не так часто.
Что такое серебристые облака и как наблюдать редкое природное явление
Начало июня — лучшее время для наблюдения за серебристыми облаками. Они находятся в мезосфере, на высоте 85 км. И, да, там есть на что посмотреть. Они похожи на волны или рябь на воде, и даже сквозь самые плотные из них видны звезды. Рассказываем, что такое серебристые облака, как и где их можно увидеть.
Читайте «Хайтек» в
Что такое серебристые облака?
Серебристые облака образуются в высших слоях атмосферы — мезосфере — на высоте 80 км над поверхностью Земли. Считается, что они состоят из кристаллов льда, которые образуются на мелких частицах пыли от метеоров. Они могут образовываться только при невероятно низких температурах и при наличии воды для образования кристаллов льда.
Как они образуются?
Почему эти облака, которым требуются такие низкие температуры, образуются летом? Все из-за динамики атмосферы. На самом деле, на этой высоте в мезосфере летом у полюсов самые низкие температуры в году.
Вот как это работает: летом воздух у земли нагревается и поднимается вверх. Поскольку атмосферное давление уменьшается с высотой, поднимающийся воздух расширяется. Когда это происходит, он также остывает. Это, наряду с другими процессами в верхних слоях атмосферы, поднимает воздух еще выше, заставляя его охлаждаться еще больше. В результате температура в мезосфере может упасть до —134°C.
Поскольку облака настолько чувствительны к атмосферным температурам, они дают ученым больше информации о ветровой циркуляции, вызывающей эти температуры.
Когда впервые обнаружили серебристые облака?
Серебристые облака, как известно, впервые были обнаружены в 1885 году, через два года после извержения вулкана в Индонезии — Кракатау — в 1883 году. Остается неясным, имело ли их появление какое-либо отношение к извержению вулкана или их открытие было связано с тем, что большее количество людей наблюдали захватывающие закаты, вызванные вулканическими обломками в атмосфере.
Сегодня известно, что серебристые облака вызваны не только вулканической активностью, хотя пыль и водяной пар могут попадать в верхние слои атмосферы в результате извержений и способствовать их образованию. И, все-таки, ученые в то время предполагали, что облака были еще одним проявлением вулканического пепла. Однако после того, как пепел выпал из атмосферы, серебристые облака не исчезли. Наконец, теория о том, что облака состоят из вулканической пыли, была опровергнута Мальзевым в 1926 году.
В годы, прошедшие после их открытия, облака были тщательно изучены Отто Джесси из Германии, который первым сфотографировал их в 1887 году. Кроме того, он стал первым, кто придумал термин «серебристые облака».
Систематические фотографические наблюдения за облаками были организованы в 1887 году Вильгельмом Ферстером, а после — сотрудниками Берлинской обсерватории. Именно тогда высота облаков впервые определена с помощью триангуляции. Этот проект прекращен в 1896 году.
За десятилетия, прошедшие после смерти Отто Джесси в 1901 году, исследования о природе серебристых облаков практически не продвинулись. Гипотеза Вегенера о том, что они состоят из водяного льда, позже оказалась верной. Исследования ограничивались наземными наблюдениями. Ученые очень мало знали о мезосфере до 1960-х годов, когда люди начали активно осваивать и изучать космос. Тогда выяснилось, что появление облаков совпало с очень низкими температурами в мезосфере.
Позже, спутник Solar Mesosphere Explorer нанес на карту распределение облаков между 1981 и 1986 годами с помощью ультрафиолетового спектрометра.. Первое физическое подтверждение того, что водяной лед действительно является основным компонентом серебристых облаков, получено с помощью прибора HALOE на спутнике для исследования верхних слоев атмосферы в 2001 году.
В 2001 году шведский спутник Odin провел спектральный анализ облаков и составил ежедневные глобальные карты, которые выявили большие закономерности в их распределении.
Спутник AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere), который был запущен 25 апреля 2007 года, стал первым, чья работа состояла только в изучении серебристых облаков. Первые данные появились уже спустя месяц.. На изображениях, сделанных спутником, видны формы облаков, похожие на формы тропосферных облаков, что намекает на сходство в их динамике.
Как выглядят серебристые облака?
Серебристые облака обычно бесцветные или бледно-голубые, хотя иногда наблюдаются другие цвета, включая красный и зеленый. Характерный синий цвет возникает из-за поглощения озоном на пути солнечного света, освещающего серебристое облако. Они могут выглядеть как невыразительные полосы, но часто демонстрируют узоры — полосы, волнообразные волны и водовороты.
Как и где наблюдать серебристые облака?
Облака можно наблюдать только летом в Северном полушарии — обычно их видно в июне-июле на географических широтах от 45 до 70 градусов. При этом чаще всего явление наблюдается с середины июня до середины июля на широтах от 55 до 65 градусов.
Из-за своего высотного положения серебристые облака светятся только в ночное время, рассеивая солнечный свет, который попадает на них из-под горизонта. Днем даже на фоне чистого голубого неба эти облака не видны — для этого они слишком тонкие. Лишь глубокие сумерки и ночная тьма делают их заметными для наземного наблюдателя.
По словам астрономов, заметить серебристые облака можно каждый год, но высокой яркости они достигают не всегда. При этом наблюдать редкие облака лучше всего около полуночи над северо-западным горизонтом.
Серебристые облака
Серебристые облака, образуясь практически на границе земной атмосферы и космоса, что в значительной мере затрудняет их исследование, по-прежнему хранят множество секретов о своей природе и происхождении.
История открытия
Первые документально зафиксированные свидетельства о наблюдении серебристых облаков можно встретить в астрономических трудах ученых из Старого Света. Эти записи датируются серединой 17 века и отличаются крайней скудостью, бессистемностью и противоречивостью фактов. Лишь летом 1885 года это странное явление привлекло внимание сразу нескольких астрономов из разных стран Северного полушария. Честь открытия необычных облаков по результатам независимых друг от друга наблюдений разделили между собой российский ученый В. К. Цераский и немецкий – Т. У. Бэкхаус. Наиболее ответственно к исследованию нового для науки явления подошел именно отечественный астроном. Он сумел определить примерное расстояние до границ проявления уникального атмосферного процесса (около 80 км) и ничтожно малую оптическую плотность этих формирований. В течение следующих трех лет серебристые облака изучал еще один немецкий ученый – Отто Йессе. Он подтвердил данные, полученные Цераским, и дал вновь открытому явлению его нынешнее название.
Общие сведения
Серебристые облака вблизи
Свойства и виды
Онлайн снимок серебристых облаков со спутника AIM
Основу серебристых облаков составляют кристаллы замерзшей влаги, конденсируемой, а после формирующей ледовую оболочку вокруг микроскопических частиц (0,1-0,7 мкм) земного или космического происхождения. Этим объясняется максимальная прозрачность таких образований, задерживающих собой всего лишь тысячную долю светового потока.
Материалы по теме
Полярные сияния на других планетах
Сквозь серебристые облака превосходно просматриваются звезды. Ядром кристаллов могут служить невидимые глазу фрагменты метеорного или кометного вещества, вулканическая или межпланетная пыль, замерзшие частички водяного пара. С момента открытия этого явления учеными выдвигались различные предположения по поводу его причин и происхождения. Гипотезы эволюционировали следующим образом: вулканическая (с 1887 г.), метеорная (с 1926 г.), конденсационная (с 1950 г.). Периодически появлялись и другие теории, пытавшиеся объяснить атмосферный феномен с помощью различных геофизических явлений, но они не снискали поддержки в научных кругах.
Серебристые облака имеют разнообразную структуру, исходя из чего они и классифицируются по этим признакам на несколько видов:
Сегодня серебристые облака – это уникальные и единственные в своем роде образования, несущие важную для науки информацию о процессах, происходящих в мезопаузе. Исследования этого явления проводятся методами ракетного, лазерного и радиолокационного зондирования, давая все новые сведения о волновых атмосферных движениях, высотных ветрах и процессах, влияющих на их временные изменения.
Галерея изображений
Условия и время наблюдения
В светлые часы суток найти и рассмотреть на небе серебристые облака удастся едва ли. Их время – темное чистое небо в глубоких вечерних или предрассветных сумерках, когда земное светило опускается на 6-12° за линию горизонта. В этот период солнечные лучи перестают освещать нижние атмосферные массы, продолжая свое воздействие на разреженные верхние области: стратосферу и мезосферу. Создаваемый при таких условиях фон является оптимальным для наблюдения красот серебристых облаков. Несмотря на значительную силу ветра на больших высотах, образуемые объекты довольно статичны, что упрощает их исследование и съемку, создавая прекрасную возможность рассмотреть все детали редкого явления. Насладиться фантастическими формами и красками серебристых облаков могут жители и Южного, и Северного полушарий. Для первых это возможно в январе-феврале на 40°-65° широты, для последних – июнь-июль, 45°-70°. Наиболее возможное место появления объектов – северная часть небосвода на высоте над линией горизонта от 3 до 15 градусов.
Путешествия серебристых облаков в небе над Беларусью летом 2013 года!
Интересные факты
Первые качественные снимки серебристых облаков были получены немецким ученым Отто Йессе еще в 1887 году.
Уникальные атмосферные образования этого типа очень трудно отличить от их перистых собратьев, поэтому периодически в среде любителей небесных световых шоу в этом вопросе возникает путаница.
Для жителей России оптимальной областью наблюдения интересного явления будут широты с 55° по 58°.
В нашем полушарии изучение и исследование серебристых облаков доступно только астрономам и метеорологам из РФ, Канады и Северной Европы. Причем максимальный вклад открытий в этой сфере принадлежит не профессиональным ученым, а любителям.
Высотный диапазон, в котором протекают процессы формирования явления, необъяснимым образом способен сжиматься до 80-85 км, расширяясь после до 60-120 км.
Основной причиной красочного свечения серебристых облаков является эффект рассеивания ультрафиолетового спектра солнечных лучей.
К 2007 году специалисты НАСА разработали и запустили в действие проект AIM. Миссию составил спутник, аппаратура которого фиксирует основные процессы, происходящие в мезосфере нашей планеты. Высокоточные приборы расширили область знаний о химическом составе серебристых облаков, проведя анализ и замеры кристаллов льда, газовых молекул и частиц космической пыли.
Лекция О.С. Угольникова про серебристые облака
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
В России пришло время серебристых облаков
Можно прожить жизнь и ни разу не увидеть серебристые облака. А можно наслаждаться их видом почти каждый год, если часто смотреть на небо. Но только примерно с середины мая по начало августа, в северном полушарии. Лучше всего это делать с 10 июня по 5 июля. На широте Москвы многие их уже наблюдали 18 мая. (В южном полушарии они наблюдаются с конца ноября по начало февраля).
Еще серебристые облака называют полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Последнее название, наиболее точно отвечающее их внешнему виду и условиям их наблюдения, принято как стандартное в международной практике.
 | Серебристые облака невидны в дневное время. Их можно наблюдать лишь ночью, примерно через час после захода. И за час до восхода они вновь исчезают. Серебристые облака появляются только в сумеречном сегменте неба, когда солнце находится ниже линии горизонта на 6-16°. Этого достаточно, чтобы затемнить большую часть небосвода, при этом солнечные лучи продолжают освещать высокие серебристые облака, которые находятся на высоте около 85 км.. Вначале они появляются на северо-западе, а потом, после середины ночи, их лучше видно на северо-востоке. При выходе из сумеречного сегмента серебристые облака становятся невидимыми. Помешать видеть их могут луна и тропосферные облака. |
Серебристые облака самые молодые. Считается, что это потрясающее явление открыли лишь в 1885 году. Наверное, до этого их действительно не было – трудно не заметить такую красоту!
Вот как пишет о серебристых облаках известный астроном В.А. Бронштэн, много занимавшийся этой тематикой, в статье, опубликованной в журнале «Наука и жизнь» (1984 г.):
Более подробно в книге «Серебристые облака и их наблюдение» (Москва, Изд-во Наука, 1984)
Серебристые облака образуются на высотах около 70-93 км, на несколько километров ниже мезосферы, самой холодной части атмосферы. Они состоят из мельчайших кристаллов, размером 10-6 м. Это слишком мало, чтобы производить радужный эффект (иризацию). Они имеют голубоватую окраску, скорее всего потому, что красный свет поглощается стратосферным озоном. Несмотря на это, все же иногда можно наблюдать и красные и золотистые оттенки.
Серебристые облака делают видимыми движения воздуха в слое, где образуются. Скорость их перемещения оценивается в 100 м/с (360 км/ч)
В 1955 году замечательный исследователь серебристых облаков из Каширы Н.И. Гришин предложил морфологическую классификацию форм серебристых облаков, которая затем стала международной. В ней выделялись 4 типа облаков:
Считается, что для образования серебристых облаков необходимы три фактора.
Ядра конденсации. Их источник тоже проблематичен. Высказывалась гипотеза об их метеоритном происхождении. По другой теории источником может быть вулканическая пыль, тем более, что впервые серебристые облака наблюдались после извержения вулкана Кракатау в 1883 году.
Отмечается, что серебристые облака стали болеe яркими, и теперь их видно в более южных широтах, и даже с МКС их наблюдали в районе экватора. Возможно, что температура в мезосфере в последнее время понижалась из-за более высокой концентрации углекислого газа. Кроме того, наблюдается и возрастание концентрация метана и водяного пара.
В апреле 2007 году NASA запустила на орбиту спутник с миссией изучения серебристых облаков и их возможной связи с изменениями климата – AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere). Появилась возможность получать изображения облаков с разрешением 5х5 км. В декабре 2009 года специалисты представили первые результаты исследования.