Феномен серебристых облаков может быть связан с древним извержением вулкана. Серебристые облака Свечение в облаках

Общие сведения о природе серебристых облаков

Гипотезы и научные теории о природе серебристых облаков

Природа серебристых облаков полностью не изучена. Высказывались предположения, что они состоят из вулканической или метеорной пыли , 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 , вскоре после извержения Кракатау , и было предположение, что они могут быть связаны с изменением климата.

Первооткрывателями серебристых облаков считаются Т. Бэкхаус (Backhouse T.W.), наблюдавший их 8 июня 1885 года в Киссингене (Германия), и приват-доцент Московского университета Витольд Карлович Цераский , который наблюдал их 12 июня 1885 года 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, работавшем 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 3 года немецкий метеоролог Отто Иессе (O.Jesse).

В 1952 году в И. А. Хвостиков выдвинул гипотезу, получившая название конденсационная (или ледяная), согласно которой серебристые облака имеют строение, подобное строению перистых облаков, которые состоят из кристалликов льда. В 1958 году В. А. Бронштэн объяснил причину сезонного появления этих облаков и причину их появления на определенных широтах , 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 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 . 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 , 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.

Существует 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 отдается предпочтение гипотезе о космическом происхождении ядер конденсации . В этой связи пытались обнаружить корреляцию между появлением серебристых облаков и интенсивностью метеорных потоков, падающих на Землю.

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

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

Галерея

См. также

Примечания

Ссылки

• Видеоанимация серебристых облаков в г. Бресте (Белоруссия)
• Мониторинг серебристых облаков из космоса: первые результаты

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Серебристые облака" в других словарях:

серебристые облака - Облака на высотах 75 90 км, напоминающие перистые, имеющие голубоватую или серебристую окраску, иногда оранжевокрасные, они могут формироваться из ледяных кристаллов и метеорной пыли … Словарь по географии

Очень тонкий слой облаков на высоте 70 90 км, иногда заметный вследствие их слабого серебристо синего свечения на фоне ночного неба … Большой Энциклопедический словарь

Очень тонкий слой облаков на высоте 70 90 км, иногда заметный вследствие их слабого серебристо синего свечения на фоне ночного неба. * * * СЕРЕБРИСТЫЕ ОБЛАКА СЕРЕБРИСТЫЕ ОБЛАКА, очень тонкий слой облаков (см. ОБЛАКА) на высоте 70 90 км, иногда… … Энциклопедический словарь

Светлые прозрачные облака, появляющиеся иногда в верхней части мезосферы на высотах 70 90 км. По структуре С. о. несколько напоминают лёгкие перистые Облака. Они представляют собой скопления частиц размером 10 4 10 5 см, рассеивающих… … Большая советская энциклопедия

Очень тонкий слой облаков на выс. 70 90 км, иногда заметный вследствие их слабого серебристо синего свечения на фоне ночного неба … Естествознание. Энциклопедический словарь

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.

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 (ночные светящиеся, полярные мезоморфные) облака – это рекордсмены земной атмосферы, высота образования которых варьирует в пределах 70-95 км. Формирование явлений такого рода возможно только в областях стратосферы с минимальными температурными режимами, составляющими диапазон от -70 до -120°С. Время появления серебристых облаков – вечерние и предрассветные сумерки. Зональные особенности, в которых протекают процессы их образования, долгие годы обусловливали практическую невозможность получения объективных сведений об этом удивительном атмосферном феномене. К дополнительным отрицательным факторам относилась близость космоса, проникающие частицы метеорного вещества и межзвездной пыли, действие магнитных полей, различные физико-химические реакции, зависимость наблюдений от положения Земли и времени суток. К тому же, высота расположения серебристых облаков в мезосфере оказалась труднодоступной для многих современных летательных аппаратов (слишком высоко для самолетов, низко – для спутников). Сегодня в изучении и исследовании уникального явления доминируют представители геофизических и астрономических направлений в науке.

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.

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:

• Флер – самая примитивная форма, характеризующаяся размытым строением и тусклым белесым свечением.
• Полосы – выстраиваются небольшими параллельными или переплетающимися линиями, напоминающими струи. Бывают резко очерченными или размытыми.
• Волны – визуально очень похожи на искаженную небольшой рябью поверхность воды. Делятся на 3 подвида.
• Вихри – представляют скрученные кольцеобразные завихрения с темной центральной частью. По радиусу и сложности структуры различают 3 подгруппы, к последней из которых принадлежит наиболее редкое явление – облака, напоминающие разлетающееся от взрыва светящееся вещество.

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!

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

МОСКВА, 20 июн — РИА Новости. Феномен возникновения в верхних слоях атмосферы Земли так называемых серебристых облаков может быть связан с древним извержением вулкана Кракатау, говорится в совместном сообщении Роскосмоса и московского планетария.

Серебристые облака — самые высокие облачные образования в земной атмосфере, возникающие на высотах 70-95 километров. 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.

"Тот факт, что это атмосферное явление не наблюдалось до 1885 года, многих ученых привел к мысли, что их появление связано с мощным катастрофическим процессом на Земле — извержением вулкана Кракатау в Индонезии 27 августа 1883 года, когда в атмосферу было выброшено около 35 миллионов тонн вулканической пыли и огромная масса водяного пара. Высказывались и другие гипотезы: метеорная, техногенная, гипотеза о "солнечном дожде". Но до сих пор многие факты в этой области неполны и противоречивы, поэтому серебристые облака продолжают оставаться волнующей проблемой для многих естествоиспытателей", — отмечается в сообщении.

Как образуются серебристые облака

Серебристые облака образуются в верхних слоях атмосферы, на высотах около 90 километров, 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 трех 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", — отмечают исследователи.

Серебристые облака в Северном полушарии

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 километров 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.

Впервые серебристые облака были описаны В.К. Цераским, приват-доцентом Московского университета, который наблюдал их 12 июня 1885 года. С этого момента серебристые облака регулярно наблюдаются, как профессионалами, так и любителями астрономии. Для любителей астрономии наблюдение серебристых облаков представляет интерес, т.к. для их наблюдений не нужно никаких оптических приборов, более того в телескоп серебристые облака наблюдать сложно из-за малого поля зрения инструмента. Фотографировать же серебристые облака не представляет никакого труда, т.к съемка облаков ничем не отличается от обычной фотосъемки за исключением более длительной выдержки. Если имеется кино- или видеокамера, то наблюдение серебристых облаков приобретает научную ценность, т.к. при помощи замедленной съемки можно проследить все изменения происходящие в серебристых облаках за период съемки.

Наблюдать серебристые облака в северном полушарии Земли можно на широтах от 50 до 70 градусов. Серебристые облака наблюдаются в среднем на высотах 70-80 км и видны на фоне сумеречного сегмента. Наилучшие условия видимости серебристых облаков, это период навигационных сумерек, когда Солнце опускается под горизонт наблюдателя на 6-12°. В это время на слабо освещенном фоне сумеречного неба легко обнаруживаются светящиеся облака . Лучшее время наблюдений июнь и начало июля, т.е. время, когда астрономические сумерки в средних широтах не кончаются.

Серебристые облака представляют из себя великолепное зрелище, т.к. светятся на фоне неба и довольно быстро меняют вид и внешне несколько напоминают полярные сияния. Для обнаружения серебристых облаков нужно просматривать ежедневно северную часть неба примерно через час после захода Солнца и в течение ночи за час до восхода Солнца. Именно в этот период можно увидеть серебристые облака , но если вы не обнаружили облаков, то обязательно нужно указать это, помня, что отрицательный результат, тоже результат.

Если же облака обнаружены, то необходимо провести наблюдения с записью в журнал наблюдений.

Задачи любительских наблюдений серебристых облаков могут быть следующими:

1. Синоптические наблюдения , т.е. систематические наблюдения сумеречного сегмента с целью установления факта наличия или отсутствия серебристых облаков, а в случае их видимости - регистрации некоторых характерных признаков (протяженность по азимуту и высоте, яркость, морфологические формы). Для выполнения этих наблюдений нужна площадка с открытым северным горизонтом, часы.

2. Исследование структуры. Может производиться путем визуальных наблюдений, фотографирования или замедленной киносъемки. Ценность наблюдений возрастает по мере перехода от первого метода к третьему. Необходимые инструменты: фотоаппарат типа "Зенит", кинокамера.

3. Изучение движений серебристых облаков. Производится путем их последовательного фотографирования или замедленной киносъемки.

4. Определение высот. Для решения этой задачи нужно фотографировать серебристые облака в заранее согласованные моменты из двух пунктов, разделенных расстоянием в 20-30 км. Фотоаппараты в обоих пунктах должны быть одинаковыми. Нужны точные часы, проверяемые по радио.

Синоптические наблюдения имеют целью учитывать статистику появлений серебристых облаков. По данным синоптических наблюдений строятся распределения появлений серебристых облаков по широтам, сезонам и другим признакам (долготам, баллам яркости и т. д.).

Возможность увидеть серебристые облака во многом зависит от погоды, точнее, от наличия обычных, тропосферных облаков в сумеречном сегменте и определяется по буквенной шкале:

А - сумеречное небо совершенно безоблачно,
Б - сумеречное небо частично, до половины, закрыто отдельными облаками нижнего или верхнего ярусов,
В - сумеречное небо до 4/5 закрыто тропосферной облачностью,
Г - сумеречное небо видно только через небольшие окна в тропосферных облаках ,
Д - сумеречное небо полностью закрыто тропосферными облаками .

Серебристые облака имеют специфическую морфологию, иначе - структуру. разделяемую на четыре основных типа.

Тип I, флер.

Облака почти однородного свечения отдельных участков фона сумеречного неба. Флер очень хорошо обнаруживается благодаря своему туманообразному строению с нежно-белым или голубоватым оттенком. Флер часто предшествует (приблизительно за полчаса) появлению серебристых облаков с более развитой структурой. Часто можно наблюдать, как гребешки и другие детали серебристых облаков появляются в разрывах флера или просвечивают сквозь него.

Тип II, полосы.

Группа а (II-а). Размытые полосы, расположенные группами, параллельные друг другу или переплетающиеся между собой под небольшим углом.

Иногда, полосы как бы расходятся веером из одной удаленной точки, расположенной на горизонте.

Группа б (II - б). Полосы, резко очерченные наподобие узких струек, наблюдаются в основном у серебристых облаков с большой яркостью и при наличии других хорошо развитых форм.

Тип III, гребешки.

Группа а (III - а). Гребешки, это участки с частым расположением узких, резко очерченных, параллельных, обычно коротких полос наподобие легкой ряби на поверхности воды при слабом порыве ветра.

Группа б (III-6). Гребни имеют более четко выраженное неравномерное распределение яркости в поперечном направлении с хорошо заметными "волнами"

Группа в (III-в). Волнообразные изгибы. Изгибы серебристых облаков имеют четко выраженный волновой характер движения.

Тип IV, вихри.

Группа (IV-а). Завихрения и круглые просветы. Завихрениям подвергаются полосы (II), гребешки (III) и иногда флер (I).

Группа б (IV-6). Завихрение в виде простого изгиба одной или нескольких полос в сторону от основного направления.

Группа в (IV-в). Мощные вихревые выбросы светящейся материи в сторону от основного облака . Это редкое образование в серебристых облаках характерно быстрой изменчивостью своей формы.

Фотографировать серебристые облака можно любым фотоаппаратом, рассчитанным на размер кадра 24х36 мм. И такие снимки представляют научную ценность. При съемке аппарат должен быть отфокусирован на бесконечность. Снимать надо при полном отверстии, при этом время экспозиции будет в пределах от нескольких секунд до 2-3 минут.

Всего несколько сотен лет назад Земля была полна неизведанного, и, чтобы закрасить белые пятна, на географических картах рисовали гипотетических аборигенов с песьими головами и человеческими лицами на животах. С тех пор загадок на нашей планете поубавилось. Тем интереснее те, которые современная наука все еще не может разгадать…

Сергей Сысоев

Поляризация света Свет представляет собой электромагнитную волну. Поляризация для электромагнитных волн — это явление направленного колебания векторов напряженности электрического и магнитного полей. Линейная поляризация — это частный случай поляризации, когда колебания вектора напряженности электрического поля лежат в одной плоскости

Сегодня для изучения атмосферы широко применяются так лидарные установки (LIDAR, англ. Light Identification, Detection and Ranging), в которых источником светового луча служит лазер. Небольшая часть его излучения, рассеявшись в атмосфере, возвращается назад и улавливается приемником. Это позволяет по времени прихода отраженного сигнала вычислить расстояние от установки до рассеявшей сигнал области атмосферы. На снимке — лидар обсерватории Pierre Auger (Аргентина)

На схеме наглядно изображен принцип действия лидарной установки. К сожалению, метод имеет непреодолимое ограничение: для него необходимо чистое небо — в плотной облачности лазерный луч теряется практически полностью

Серебристые облака образуются на высоте примерно 80 км, в области, пограничной между мезо- и термосферой, — так называемой мезопаузе. Мезосфера холодна — температура в ней опускается до -150°С. Термосфера же характеризуется очень высокими температурами — воздух (если эту чудовищно разреженную субстанцию можно так назвать) под действием солнечного излучения разогревается порой до 1500 К. Концентрация молекул газов в термосфере настолько мала, что привычные нам механизмы переноса тепловой энергии практически не работают, и единственный способ остыть — излучать энергию. В таких непростых условиях и «обитают» серебристые облака

Причина, по который серебристые облака наблюдаются ночью, а не днем, понятна из приведенной схемы. В то время как наблюдатель находится еще на «ночной территории», серебристые облака попадают в освещенную солнцем зону;. Серебристые облака «любят» не просто ночь, а ночь летнюю. Причина этого проста. Как ни странно, верхняя мезосфера сильнее всего охлаждается именно летом: виновата в этом динамика воздушных потоков в атмосфере. С центрами кристаллизации также нет проблем — ведь микрочастицы метеорного происхождения в мезосфере действительно присутствуют

В июне 1885 года с интервалом в несколько дней несколькими европейскими астрономами было замечено необычное явление: странные облака не виданной ранее структуры, светящиеся в вечерних либо предутренних сумерках, когда Солнце находилось ниже горизонта. В Германии это явление наблюдали астрономы Отто Йессе и Томас Уильям Бэкхаус, в Австро-Венгрии — Вацлав Ласка, в России — Витольд Карлович Цераский. Поскольку все первые наблюдения были сделаны независимо друг от друга, считать первооткрывателем кого-то одного было бы несправедливо. Наиболее серьезное внимание новому явлению уделили Йессе и Цераский. Последнему удалось с приемлемой точностью установить высоту новых облаков над поверхностью Земли — порядка 75 верст. Он же впервые установил ничтожную оптическую плотность облаков — блеск «закрытых» ими звезд почти не терял силы! Йессе также провел соответствующие измерения, но с несколько меньшей точностью. Зато именно он придумал распространенное с тех пор название — «серебристые облака». В англоязычной литературе этот феномен обычно называется noctilucent clouds или (особенно в материалах NASA) polar mesospheric сlouds — PMC.

Условия существования

К концу XIX века в Европе было множество астрономов, регулярно наблюдавших небосвод. Ни один из них до лета 1885 года ничего похожего на серебристые облака не описал. Может быть, наблюдения облаков не зафиксировались в научной истории в силу тривиальности? Но тот же Витольд Цераский к 1885 году уже около десяти лет занимался фотометрией сумеречного небосвода. Это кропотливое занятие требовало пристального внимания к любому облачку, способному исказить данные. Цераский писал: «Мне было бы довольно трудно не заметить явления, которое порою охватывает не более не менее как весь небесный свод». Того же мнения придерживался и Отто Йессе. Поэтому будем исходить из того, что серебристые облака до лета 1885 года действительно не наблюдались и, вероятно, не существовали. Разумеется, попытки объяснить новинку природы были предприняты очень скоро. Наиболее логичным объяснением в тот момент показалось катастрофическое извержение вулкана Кракатау на территории современной Индонезии, приведшее к мощнейшему взрыву, буквально поднявшему на воздух целый остров. Были и другие теории — мы рассмотрим их ниже. Но прежде чем говорить что-то о самих серебристых облаках, стоит обратить внимание на условия, в которых они существуют.

Земная атмосфера — сложный объект, характеризующийся различными условиями. По высоте ее принято подразделять на тропосферу (до 10 км), стратосферу (10−50 км), мезосферу (50−85 км), термосферу и экзосферу. Серебристые облака образуются в области, пограничной между мезо- и термосферой — так называемой мезопаузе.

Физические условия выше и ниже мезопаузы различны. Мезосфера холодна — температура в ней опускается до -150°С. Термосфера, напротив, характеризуется очень высокими температурами — воздух под действием солнечного излучения разогревается порой до 1500К. Концентрация молекул газов в термосфере настолько мала, что привычные нам механизмы переноса тепловой энергии не работают, и единственный способ остыть — излучать энергию.

Теперь представьте себе, какие облака могут появиться в таких «жестких» условиях? Обычные перисто-кучевые облака «обитают» в тропосфере, на высоте 5−6 км, и представляют собой нечто вроде водяного тумана. Облако же, способное образоваться на высоте 70 км, можно сравнить с человеком, приноровившимся к существованию без защитных средств, например, на Юпитере…

Откуда же они появились?

Выше мы упоминали вулканическую гипотезу формирования серебристых облаков, предложенную немецким физиком Фридрихом Кольраушем в конце XIX века. Увы, последующие исследования показали, что свойства облаков и свойства взвешенных в атмосфере вулканических аэрозолей сильно различаются.

В 1920-х годах исследователем метеоритов Леонидом Куликом была предложена гипотеза метеоритного происхождения серебристых облаков — по ней они состоят из мельчайших частиц метеоритного вещества, распыленного в верхних слоях атмосферы. Действительно, исследования мезосферы метеорологическими ракетами еще в 1960-х показали, что в серебристых облаках присутствует определенное количество вещества явно метеоритного происхождения. Но научным мейнстримом к тому времени была уже другая теория — конденсационная, начало которой положил советский физик Иван Андреевич Хвостиков.

Важная особенность серебристых облаков состоит в том, что они наблюдаются из года в год на одних и тех же высотах (порядка 80 км), одних и тех же широтах (50−70 градусов) и только летом, причем все эти правила выполняются и в Северном, и в Южном полушариях. Ни вулканическая, ни метеорная гипотезы объяснить эти факты не могли. Конденсационная версия предполагает, что серебристые облака состоят из мельчайших кристалликов льда, намерзших на аэрозольные частицы. Зона возникновения этих нанольдинок находится на высоте порядка 90 км, оттуда они под действием гравитации постепенно дрейфуют вниз, увеличиваясь в размерах. На высоте около 85 км их скопления становятся видимыми в сумерках при солнечной подсветке снизу — появляются облака. Для формирования таких льдинок нужны как минимум три условия: низкая температура, достаточная влажность и наличие центров кристаллизации.

Наибольшая проблема состоит во влажности воздуха. Верхние километры мезосферы суше Сахары — воды там ничтожно мало и поступает она туда в основном из двух источников. Это, во‑первых, водяной пар снизу, а во-вторых — разрушение молекул метана под действием солнечного ультрафиолета, после чего при участии атмосферного кислорода образуется вода. Трудность в том, что молекулы воды под действием солнечной радиации тоже распадаются — среднее время их жизни в мезопаузе исчисляется несколькими днями. Пока нет полной ясности относительно того, при каких условиях и в какие сроки в мезопаузе может собраться достаточное количество воды, поэтому при всей правдоподобности конденсационной версии вопрос далеко не закрыт.

Средства изучения

Изучение серебристых облаков — дело непростое. Воздух выше стратосферы столь разрежен, что ни самолет, ни аэростат держаться в нем не могут; единственный летательный аппарат, способный добраться до таких высот, — ракета. Это создает изрядные неудобства для исследователей: ракета, летящая с высокой скоростью, находится в изучаемой зоне считанные секунды и контактирует со средой весьма ограниченно. Ее запуск возможен далеко не отовсюду и стоит довольно дорого.

В первой половине XX века для изучения атмосферы было предложено применять оптическое зондирование. Поначалу для этого использовался мощный прожектор. Наблюдаемое рассеяние светового пучка давало информацию о составе и состоянии воздушных масс. В США прожекторное зондирование применялось в основном для определения плотности и температуры воздуха, в СССР важной задачей считалось также изучение атмосферных аэрозолей, для чего луч прожектора поляризовался и далее изучалось распределение поляризации с высотой. Разумеется, прожектор как источник света был не слишком удобен — потолок зондирования никогда не превышал 70 км.

С 1960-х годов для изучения атмосферы все шире и шире применяются так называемые лидарные установки, в которых источником светового луча служит лазер. Небольшая часть его излучения, рассеявшись в атмосфере, возвращается назад и улавливается приемником. Лазерное излучение когерентно, длину его волны и поляризацию можно определить с большой точностью. Испускать лазерный луч можно в течение промежутка времени, определяемого с высокой точностью. Таким образом задается длина светового пучка. Это позволяет по времени прихода отраженного сигнала вычислить расстояние от установки до рассеявшей сигнал области атмосферы с точностью до нескольких метров. Ну а характеристики отраженного (рассеянного) излучения несут в себе информацию о той среде, от которой он отразился.

Второй важный инструмент — исследование поляризации света. То, что видимый нами солнечный свет поляризован, обнаружил еще Франсуа Араго в далеком 1809 году, он же установил, что максимум поляризации находится на угловом расстоянии в 90 градусов от Солнца. На степень поляризации света влияют свойства той среды, на которой он рассеялся. На этом и основан метод. Особенно замечательно то, что в сумерках, когда находящееся под горизонтом Солнце подсвечивает земную атмосферу снизу, поляриметрия дает информацию о свойствах конкретного слоя воздуха, ярче всего освещенного именно в этот момент. Таким образом, измеряя поляризацию в течение сумерек, можно получить распределение свойств по высоте.

С началом космической эры на повестку дня встал вопрос о том, что наблюдать серебристые облака можно и из космоса. Первым аппаратом, созданным специально для исследований мезосферы и серебристых облаков, стал американский спутник AIM (The Aeronomy of Ice in the Mesosphere), запущенный в 2007 году и работающий на орбите до сих пор.

…и Тунгусский метеорит

Самый известный случай массового наблюдения серебристых облаков произошел летом 1908 года, непосредственно после падения Тунгусского метеорита и, логично полагать, в связи с ним. Почти по всей Европе из-за светящихся облаков наступили «белые ночи» — даже там, где отродясь никто о них не слыхивал. Очевидцы вспоминали, что посреди ночи было достаточно света, чтобы читать газету. К сожалению, надежных инструментальных замеров почти не проводилось, а современные оценки сильно расходятся — освещенность тех ночей оценивается как превышающая естественный фон в 10−8000 раз.

Современники, как правило, не связывали необычные облака с Тунгусским метеоритом, поскольку не знали о его существовании. Сам факт падения какого-то небесного тела где-то в Енисейской губернии был известен — его даже пытались искать, но истинный масштаб произошедшего ученые смогли оценить лишь два десятка лет спустя. Кроме того, как раз в тех местах атмосферных аномалий, во всяком случае явных, не наблюдалось. Ночную иллюминацию объяснили вулканизмом, что по тем временам звучало правдоподобно.

С точки зрения сегодняшних представлений, серебристые облака лета 1908 года связаны все-таки скорее с Тунгуской — но вот как? Хотя версий произошедшего в 1908 году наберется около сотни, наибольшим доверием ученых пользовались две: метеоритная и кометная. Метеоритная натыкается на фундаментальную проблему — куда делся камушек? Кометная кажется по всем статьям лучше, но появление серебристых облаков в ее рамках выглядит труднообъяснимым. Распыленное в атмосфере вещество должно было улететь от Ванавары на восток, а серебристые облака были бы видны во Владивостоке и Токио — но ничего подобного не произошло. Кроме того, размеры кометной «ауры» доходят до сотен тысяч, а иногда и миллионов километров. Подлетая к Земле приблизительно со стороны Солнца, хвостатая гостья должна была напылить в атмосфере еще за пару дней до падения, а вращение Земли совершенно естественным путем распределило бы все вещество равномерно по окружности.

Вот и получается, что загадочный тунгусский феномен изрядно увеличивает количество вопросов и к серебристым облакам. Спустя 125 лет после того, как приват-доцент Витольд Карлович Цераский под утро увидел в небе необычные облака, мы все еще не можем сказать с уверенностью, что понимаем, откуда и как они взялись.