Второй год подряд 15 июня метеорологи метеостанции Усть-Уда становятся очевидцами редких и самых холодных серебристых облаков.
Нашим метеорологам в Усть-Уде на 54 °С северной широты, после недавнего крупного града, вновь повезло столкнуться с аномалией. Метеоролог Светлана Медведева, наблюдавшая за погодой на станции уже 25 лет, в 2 часа ночи заметила светящиеся в северной и северо-восточной частях горизонта ночные серебристые облака (noctilucent).
Серебристые облака — очень тонкие и прозрачные облака, которые возникают в самой холодной части земной атмосферы – на верхней границе мезопаузы на высотах 73-95 км, где при ничтожно малом количестве водяного пара он способен сублимироваться в ледяные кристаллы при температурах от минус 138°С до минус 126°С, которые перемещаются со скоростью порядка 100-200 м/с.
Наши метеорологи наблюдали серебристые облака, состоящие из очень мелких ледяных частичек размером в тысячу раз тоньше человеческого волоса, серебристые облака простой формы со слабым свечением, которые называют флером. Хотя самые впечатляющие образы дают серебристые облака в форме переливающихся волн или вихрей в виде кольцевидных образований.
Где и когда можно посмотреть на серебристые облака?
Серебристые облака наблюдаются в ночное время:
- с середины мая по середину августа в Северном полушарии,
- с середины ноября по середину февраля в Южном полушарии.
Наиболее благоприятные условия для их наблюдений складываются на широтах 55-60°, хотя диапазон широт составляет 45-90°. Серебристые облака становятся видимыми, когда Солнце опускается ниже горизонта наблюдателя на 6-18°. Очевидно, что серебристые облака тесно связаны с мезосферными фронтами с перепадами температур 20-25 °С в виде резкой «серебристой» границы протяженностью более 300 км, которая делит мезопаузу на холодную область, заполненную серебристыми облаками, и теплую, в которой облака полностью отсутствуют.
Немного из истории...
Примечательно, что первые наблюдения серебристых облаков с Земли описаны Т. Бэкхаусом (Backhouse T.W.) 8 июня 1885 года в Киссингене (Германия), а в космосе их первым запечатлел космонавт А.А. Леонов 18 и 19 марта 1965 года. 25 апреля 2007 года был запущен американский космический аппарат AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere «микрофизика льда в мезосфере»), регистрирующий серебристые облака при вертикальной геометрии, т.е. наблюдая светящиеся облака в надире на фоне поверхности Земли. С 2004 года в Северном полушарии начала функционировать сеть цифровых автоматических фотокамер для регистрации серебристых облаков и изучения их пространственно-временной динамики, такими возможностями облают и иркутские ученые института солнечно-земной физики СО РАН.
Интересно, что широкое распространение серебристых облаков связывают с извержением вулкана Кракатау, выбросившим летом 1883 года в атмосферу огромное количество водяного пара (100-200 Мт) и вулканической пыли (20 км3), которые под воздействием низких температур послужили «строительным материалом» для образования колоссального числа ледяных частиц. Однако первые наблюдения серебристых облаков были сделаны в период 1885-1894 гг. только через два года после появления вулканической пыли в Европе. Утром 30 июня 1908 года в Сибири упал огромный Тунгусский метеорит массой в несколько десятков тысяч тонн, и в эту ночь необычно яркие серебристые облака наблюдали в России, Швеции, Дании, Германии, Англии. Кстати, их описывали как просветление сумерек примерно через 2 часа после захода Солнца.
В 1934 году канадский исследователь Е. Вестин указал на связь появления серебристых облаков с солнечной активностью, метеорными потоками, появлением комет и вулканическими извержениями. Основы конденсационной или ледяной теории образования серебристых облаков предложил российский ученый И.А. Хвостиков. Согласно теории ледяные кристаллы рассеивают солнечный свет и при определенном угле падения становятся видимыми с поверхности Земли на фоне темного сумеречного сегмента как тонкие серебристо-белые струи и полосы, и (или) как однородная серебристая пелена, заполняющая пространство между основными формами этих облаков.
Как образуются серебристые облака?
Для образования серебристых облаков необходимы достаточное количество водяного пара, в среднем четыре-пять молекул H2O на 1 млн молекул окружающего воздуха (4-5 ppmv), очень низкие температуры воздуха и наличие ядер конденсации, т.е. то, что обычно бывает и при образовании облаков в тропосфере, только здесь более высокое содержание влаги, более высокие температуры и больше ядер конденсации, поэтому облака в самых нижних слоях атмосферы мы видим постоянно, а в верхних самых холодных слоях их запечатлеть это большая удача (ведь в мезосфере влажность воздуха приблизительно в 100 млн раз меньше влажности, чем в пустыне Сахара, а продолжительность жизни молекул водяного пара в мезосфере в среднем не более недели).
Так откуда при образовании серебристых облаков в мезосфере появляется достаточное количество влаги? Она может либо очень медленно диффузировать с восходящими потоками из нижних слоев атмосферы в верхние, либо появляться при разрушении молекул газа метана под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения с последующим образованием молекул воды.В среднем одна молекула метана производит в мезосфере две молекулы воды.
На что еще можно обратить внимание? Конечно, на физику верхней атмосферы, где воздух постоянно совершает колебательные движения с некой периодичностью 5,10 и 18 дней, формируя перемещающиеся в пространстве гравитационные волны, которые могут понизить температуру мезопаузы на 5-15 градусов. Кстати, они же обеспечивают движение в виде гигантских волн и валов, часто создавая иллюзию неспокойного моря при наблюдениях серебристых облаков. Еще одним фактором, на который обращают внимание ученые, что во время усиления солнечной активности ультрафиолетовые потоки солнечного спектра вызывают фотодиссоциацию молекул водяного пара в мезосфере Земли, следовательно, в годы максимумов солнечной активности водяного пара в мезосфере становится больше, и вероятность нам с Вами увидеть редкие серебристые облака соответственно выше.
Наука, как всегда, не стоит на месте, появляются и новые теории образования серебристых облаков, в частности, что серебристые облака представляют собой скопления раскаленных наночастиц (А.Н. Свиридов, Л.Д. Сагинов). Согласно гипотезе Л. Франка, В.Н. Лебединцева и др., водяным паром серебристые облака снабжают мини-кометы, а в 1978 году даже было высказано предположение, что серебристые облака представляют собой оптический эффект, по природе подобный миражам. В последние годы все чаще появление серебристых облаков связывают с антропогенными факторами изменения климата Земли. В частности, с увеличением количества парникового газа метана, достигнувшего мезосферы в средних широтах, где сосредоточено больше количество живых организмов.
В природе образования серебристых облаков еще остается много загадок, примечательно, что наблюдение серебристых облаков 15 июня 2024 в Иркутской области совпало с не менее интересным событием в новейшей истории Северного полушария, которое уже назвали «игрой полярного сияния», накануне астрофизики зарегистрировали 13 взрывов на Солнце, один из них достиг класса M. В ночь на 15 июня 2024 года выявили еще 3 выброса плазмы.
Инна Латышева, заведующий кафедрой метеорологии физики околоземного космического пространства географического факультета ИГУ.
Управление информационной политики ИГУ
Телефон: 521-971