Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене

Как образуются Перламутровые облака?

а, у учёных есть основания полагать, что норвежский художник Эдвард Мунк нарисовал свою картину под впечатлением именно от перламутровых облаков. И если это действительно так, то картина Мунка является одним из самых ранних визуальных документальных изображений перламутровых облаков.
Оглавление
Швеция, январь 2020
Швеция, январь 2020

Где образуются перламутровые облака?

Эти облака возникают в нижней стратосфере, на высоте 15–25 км. Их ещё называют полярными стратосферными облаками (ПСО или PSC).

Полярными — потому что наблюдаются они преимущественно в полярных широтах, за полярным кругом, то есть севернее 66,5° с.ш. и южнее 66,5° ю.ш.

На карте мира выделены широты, где с большей вероятностью можно увидеть перламутровые облака
На карте мира выделены широты, где с большей вероятностью можно увидеть перламутровые облака

Это крайне редкое явление! Больше всего шансов увидеть перламутровые облака у жителей северной Европы, Гренландии, России, Канады и США. Ну и у тех, кто бывает в Антарктиде.

Когда их наблюдать?

Наблюдать перламутровые облака лучше всего сразу после захода Солнца или прямо перед восходом — в ранние сумерки. В это время (в течение 20 минут после захода и за 20 минут до восхода) Солнце находится на уровне 1–6° ниже горизонта и подсвечивает облака в стратосфере. Более низкие тропосферные облака в это время суток находятся в тени и видны тёмными силуэтами на фоне зари.

-3

Самый нижний слой атмосферы – это тропосфера. Стратосфера – это второй от поверхности слой, расположенный на высоте примерно 10–50 км. 

На шкале высот перламутровые облака обведены красной линией.

Голубым цветом отмечены серебристые облака — о них мы тоже недавно писали.
Самый нижний слой атмосферы – это тропосфера. Стратосфера – это второй от поверхности слой, расположенный на высоте примерно 10–50 км. На шкале высот перламутровые облака обведены красной линией. Голубым цветом отмечены серебристые облака — о них мы тоже недавно писали.

Для образования перламутровых облаков нужна аномально низкая (даже для нижней стратосферы!) температура: не выше -78 °С или 195 К. Такие условия достигаются очень редко и только в зимне-весенний период.

Поэтому перламутровые облака появляются именно в холодное время года – в отличие от серебристых облаков, которые наблюдаются летом.

Как образуются эти облака?

Первый тип — бледные и размытые облака

-5

Иногда перламутровые облака выглядят тусклыми и размытыми — это первый их тип. Такие облака состоят из переохлаждённых капель азотной и серной кислоты и воды, то есть из жидких частиц.

Откуда в стратосфере азотная и серная кислоты и вода, из которых состоят эти облака?

Азотная кислота получается из азота, из которого на 78% состоит атмосфера. Эта кислота образуется во время грозы, при вспышках молнии. Прямо в канале молнии (там, где проходит разряд), в условиях крайне высоких температур, азот реагирует с кислородом, а затем происходит реакция с водой. В результате получается азотная кислота в газообразном состоянии, ведь во всех реакциях участвуют именно газы.
В стратосферу пары азотной кислоты поступают при перемешивании воздуха, которое всегда так или иначе происходит в атмосфере.
Серная кислота может образовываться прямо в стратосфере. При сильных вулканических извержениях в стратосферу выталкиваются газообразные соединения серы, из которых потом получается жидкая серная кислота. Так что вулканическая активность создаёт дополнительные условия для того, чтобы на небе появились перламутровые облака.
И, наконец, вода. В стратосфере водяного пара в тысячу раз меньше, чем в тропосфере. Однако есть различные механизмы, с помощью которых туда попадает столько влаги, сколько нужно для образования облаков. Один очень интересный механизм заключается в том, что на высотах 120–200 км, в термосфере, происходит самовоспламенение и сгорание водорода. При горении, то есть в процессе соединения водорода (2Н2) с кислородом (О2), образуется водяной пар (2Н2О). Водяной пар тяжелее водорода, он опускается вниз под действием силы тяжести и так попадает в стратосферу.

Теперь главный вопрос: как все эти компоненты становятся облаком?

Любые облака — это жидкие или твёрдые частицы, а часто и те и другие одновременно. Облако появляется, если газ превращается в жидкость или твердое вещество, то есть происходит конденсация.

Мельчайшие частицы газа должны соединиться для того, чтобы образовались более крупные капельки, но молекулы газа сами друг к другу не притягиваются. Конденсация в атмосфере происходит, потому что в воздухе есть различные жидкие и твёрдые частицы, например, морская соль или пыль. Эти частицы, можно сказать, служат магнитом для молекул газа. Они притягивают к себе и удерживают газовые молекулы, и те соединяются в капельки. Такие твёрдые и жидкие частицы называются ядрами конденсации.

Мы уже увидели, что в стратосфере присутствует:

— жидкая серная кислота,

— газообразная вода,

— газообразная азотная кислота.

Вы уже, возможно, догадались, что ядрами конденсации являются частицы серной кислоты. На них происходит конденсация паров воды и азотной кислоты, и появляются перламутровые облака первого типа.

Размер и плотность таких облачных частиц очень маленькая, а значит рассеивается свет от них слабо. Именно поэтому такие перламутровые облака довольно бледные, и их трудно заметить.

-6

Облака второго типа – яркие разноцветные волны

-7

Облака второго типа состоят только из кристаллов льда. Это более крупные частицы, которые лучше рассеивают свет. Поэтому такие облака намного ярче, и их хорошо видно на небе.

В образовании перламутровых облаков второго типа участвует струйное течение из тропосферы, оно и придаёт им характерную волнообразную структуру.

Что такое струйное течение?

Любой ветер, то есть быстрое перемещение воздуха, появляется между объемами воздуха с разной температурой и плотностью, так как холодный воздух всегда стремится к теплому. Но на границе воздушных масс – особенно больших однородных объемов воздуха с сильной разницей температур – возникают особенно сильные ветры, способные достигать сотен километров в час.
Такие ветры назвали струйными течениями. Мы подробно писали о них в отдельной статье.

Струйные течения — довольно частое явление для тропосферы. Если струйное течение на своём пути встречает препятствие в виде горного хребта, то поток вынужденно устремляется вверх по склону. Преодолев хребет, он устремляется вниз по склону. Так формируется волна в струйном течении.

-8

В полярных районах высота тропосферы всего 7–8 км, поэтому вершина волны может оказаться в стратосфере.

Когда в стратосфере оказывается более влажный воздух из тропосферы, принесенный вот такой «волной». В условиях очень низкой температуры в нём происходит конденсация: газообразная вода превращается в ледяные кристаллы, из которых состоят перламутровые облака. Так формируются облака в виде ярких разноцветных волн.

-9

Напоследок немного о влиянии этого явления на искусство! Ниже – всем известная картина "Крик". Да, у учёных есть основания полагать, что норвежский художник Эдвард Мунк нарисовал свою картину под впечатлением именно от перламутровых облаков. И если это действительно так, то картина Мунка является одним из самых ранних визуальных документальных изображений перламутровых облаков.

-10