Загадка сріблястих хмар

На заході Сонця можна спостерігати найфантастичніші кольору і химерні картини. Іноді в голову приходить думка, що якщо це правдиво намалювати, то люди не повірять – скажуть, що такого не буває, і що художник перебільшив дійсність. Ми звикли думати, що все це фізика, все пояснюється заломленням світла в шарах атмосфери. Однак є явища на небі, які все ще не мають точного пояснення і якими давно займаються вчені метеорологи, фізики, астрономи. Одне з таких явищ – сріблясті хмари.

Сріблясті хмари – це дуже красиве і порівняно рідкісне атмосферне явище, яке можна спостерігати в широтах між 43 ° і 65 ° влітку в період коротких ночей, в глибоких сутінках. Це найвищі хмари в атмосфері Землі, вони утворюються в мезосфері на висоті близько 85 км і видно тільки тоді, коли освітлені сонцем з-за обрію, в той час як більш низькі шари атмосфери знаходяться в земній тіні. Відрізнити мезосферние хмари від звичайних низьких тропосферних досить просто: останні видно на тлі вечірньої зорі темними, а перші – світлими і навіть як би світяться, тому зашедшее сонце може “підсвічувати” тільки досить “високі” об’єкти.

Оптична щільність мезосферних хмар незначна, і через них найчастіше проглядають зірки. Не дивно, що ці хмари спостерігаються переважно в найкоротші ночі у високих широтах: саме за таких умов, коли сонце заходить ненадовго і не далеко за горизонт. Цікаво, що сріблясті хмари пересуваються дуже швидко – їх середня швидкість 100 метрів в секунду.

Природа сріблястих хмар повністю не вивчена. Вперше сріблясті хмари помітили в 1885 році, через два роки після виверження вулкана Кракатау. Попіл, викинутий цим вулканом, викликав настільки чудові заходи сонця, що споглядання предзакатного неба стало дуже популярним заняттям. Одним з таких спостерігачів був німецький вчений Т. Бекхаус (Backhouse TW), який помітив на повністю чорному небі тонкі, мерехтливі голубуватим світлом, срібні смуги і описав їх у своїй статті. Приват-доцент Московського університету Вітольд Карлович Цераскій, який спостерігав сріблясті хмари 12 червня 1885, також зауважив, що ці хмари, яскраво виділяються на тлі сутінкового неба, ставали абсолютно невидимими, коли виходили за межі сутінкового сегмента неба. Він назвав їх «нічними світяться хмарами». Спочатку вчені пов’язували появу сріблястих хмар з вулканічним пилом, проте явище спостерігалося досить часто і за відсутності вивержень вулканів. В. К. Цераскій спільно з астрономом з Пулковської обсерваторії А. А. Белопольським, що працювали в цей час в Московській обсерваторії, вивчив сріблясті хмари і визначив їх висоту, яка за його спостереженнями становила від 73 до 83 км. Це значення підтвердив через 3 роки німецький метеоролог Отто Єссей (O.Jesse).

Дослідник Тунгуського метеорита Л. А. Кулик в 1926 році запропонував метеорно-метеоритну гіпотезу утворення сріблястих хмар, згідно з якою метеорні частки, що потрапили в атмосферу Землі, є ядрами конденсації водяної пари. Однак ця теорія не пояснювала їх характерну тонку структуру, порівнянну зі структурою перистих хмар. У 1952 році І. А. Хвостіков висунув гіпотезу, що отримала назву конденсаційної (або крижаною), згідно з якою сріблясті хмари мають будову, подібне будовою перистих хмар, що складаються з кристалів льоду.

Нещодавно теорія метеорного походження сріблястих хмар була підтверджена НАСА. “Ми виявили у складі сріблястих хмар частинки” метеорного диму “. Це відкриття підтверджує теорію про те, що частинки метеорного пилу є зародками, навколо яких формуються кристали сріблястих хмар», – повідомив науковий керівник програми NASA AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) Джеймс Рассел з Хемптонского університету.

Кожен день на Землю випадає більше тонни метеорної пилу. Влітаючи в атмосферу на величезних швидкостях, цей пил в більшості своїй повністю згоряє на висотах 70-100 км, залишаючи за собою “дим”, що складається з мікроскопічних часток. Ці частинки утворюють свого роду центри кристалізації, навколо яких молекули води утворюють крижані кристали. Але на відміну від кристалів, що утворюються в звичайних хмарах, кристали сріблястих хмар дуже дрібні. Приблизно в 10-100 разів дрібніше, ніж кристали дощових хмар. Цим пояснюється незвичайний синюватий відтінок сріблястих хмар, так як дрібні кристали льоду краще заломлюють світло більш короткохвильової частини спектра – синьою і фіолетовою.

В даний час не до кінця ясна природа появи на висоті 80 км в достатній кількості водяної пари, необхідного для утворення сріблястих хмар. У 2012 році, після 5 років роботи супутника AIM, була опублікована нова гіпотеза про природу появи води в мезосфері, яка змогла пояснити, чому хмари з’явилися 130 років тому, а до цього не спостерігалися. Згідно цієї теорії, джерелом утворення води є газ метан, яким атмосфера Землі почала інтенсивно збагачується, починаючи з кінця позаминулого століття. Підвищенню вмісту метану в атмосфері багато в чому сприяє промислові розробки нафтових і газових родовищ, захоронення побутових та промислових відходів і т.д. За своїм парниковому ефекту метан в десятки разів перевершує двоокис вуглецю. Але CO2 важче повітря і тому скупчується безпосередньо біля поверхні Землі і при цьому ще “утилізується” рослинами. Метан легше повітря і піднімається вгору до 10-12 км. При цьому частина молекул метану під впливом сонячної радіації і атмосферного кисню і озону розкладаються на молекули води, які під дією конвективних потоків піднімаються ще вище, до 70-80 км. Там вони, конденсуючись на метеорної пилу, і породжують сріблясті хмари. Таким чином, вчені вважають, що сріблясті хмари можуть бути свого роду індикатором надмірного скупчення метану і наступного за цим глобального потепління через парникового ефекту.

Дослідження сріблястих хмар тривають. “Нічні світяться хмари”, або “полярні мезосферние хмари”, як їх ще називають, служать головним джерелом інформації про переміщення повітряних мас у верхніх шарах атмосфери, що робить їх вивчення ще більш нагальною і важливою задачею. Саме цю мету і переслідує проект PoSSUM (Polar Suborbital Science in the Upper Mesosphere) під керівництвом Джейсона Раймуллера. Дослідник пояснює: “Ідея полягає в тому, щоб створити лабораторію для вивчення сріблястих хмар. Мова йде про портативної лабораторії, яка розміщувалася б на борту літального апарату і виробляла б потрібні нам вимірювання під час суборбітального польоту. Один з найважливіших приладів цієї лабораторії – лазерний радар. Розсіювання лазерних імпульсів на вельми рідкісних на цій висоті молекулах озону, азоту, кисню, аргону і вуглекислого газу дозволить відстежувати протікають в мезосфері термодинамічні процеси. ” Проект PoSSUM передбачає розпорошення в мезосфері триметилалюмінію – причому реєструвати світяться шлейфи планується не з поверхні землі, як це відбувалося раніше в рамках проекту ATREX, а з борту літаків на висоті близько 6500 метрів.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Як винайшли кіно