Серебри́стые облака́ (также известны как мезосферные облака[1] или ночные светящиеся облака[2]) — сравнительно редкое атмосферное явление, крайне разрежённые облака[3], возникающие в мезосфере под мезопаузой (на высоте 76—85 км над поверхностью Земли) и видимые в глубоких сумерках, непосредственно после заката или перед восходом Солнца. 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.
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 декады 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 метра в секунду[8].
История изучения
Серебристые облака: вид из космосаСеребристые облака в Бурятии, Россия. Июнь 2021 года
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 Ессе (Otto Jesse) в Германии, В. Ласка[чеш.] в Австро-Венгрии и Э. Хартвиг в России[5]. Цераский 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 определённых 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, советским 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 Г. М. Гречко. Одновременно в Антарктиде проводились пуски геофизических ракет. После обработки обобщённых результатов был сделан вывод, что серебристые облака образуются при определённых 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.
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].
↑[2]Архивная копия от 23 ноября 2009 на Wayback Machine: 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.
↑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.
↑Извержение вулкана Кракатау произошло 27 августа 1883 года.
↑Кулик Л. А. К вопросу о связи метеоритов с кометами // Мироведение. — 1926. — Т. XV, № 2. — С. 173.
↑[3]Архивная копия от 28 октября 2010 на Wayback Machine: Тем, что именно на средних широтах в летнее время года в мезопаузе происходит понижение температуры до крайне низких температурных значений в 150—165 °К.
↑[4]Архивная копия от 28 октября 2010 на Wayback Machine: По причине того, что разрушение метеорных тел в земную атмосферу и происходит в основном как раз над мезопаузой, на высотах 120—80 км.
↑Mesospheric Clouds and their Relation to the Mesopause Properties and the Influx of Meteoric Substance. Solar Sistem Research V. 31. No. 5, 1997. Bibcode: 1997SoSyR..31..421G
.jpg)
_%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B0%D0%BA%D0%B0_%D0%B2_%D0%BD%D0%B5%D0%B1%D0%B5_%D0%BD%D0%B0%D0%B4_%D0%AF%D0%BA%D1%83%D1%82%D0%B8%D0%B5%D0%B9,_%D0%B8%D1%8E%D0%BB%D1%8C_2021_%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0.jpg)
