Есть один тип облаков, который астрономы не проклинают, а наоборот — ждут, высматривают и даже снимают на камеры с каким-то детским восторгом. Серебристые облака действительно выглядят как что-то инопланетное — светящаяся паутина, волны и нити, повисшие там, где никаких облаков быть, по идее, не должно.
На границе космоса
Обычные облака формируются в тропосфере, до высоты примерно 10–12 километров, и именно они так часто мешают наблюдениям. А вот серебристые живут на совершенно другом этаже — в мезосфере, на высоте 75–95 километров. Для понимания: это уже почти космос. Если вы летите на МКС на высоте 400 км, то под вами будет ещё примерно 300 км пустоты, а потом этот тонкий сияющий слой. Температура там падает до –120 °C и ниже, атмосферное давление ничтожно, а воздух разрежен так, что дышать им никак не получится. И вот в этом ледяном вакууме, куда не долетают обычные воздушные потоки, почему-то висят облака.
Почему же они светятся? Солнце, которое для нас на земле уже скрылось за горизонтом на 6–16 градусов, всё ещё освещает мезосферу. Лучи бьют снизу вверх, как театральная подсветка, и ледяные кристаллы в облаках рассеивают этот свет. Мы видим характерный голубовато-серебристый оттенок, иногда с волнистой рябью, напоминающей морскую поверхность. Самое фантастическое: сквозь них прекрасно видны звёзды. Они почти призрачны, и в этом их главное чудо. Я не раз наблюдал, как Полярная звезда спокойно просвечивает через такой занавес, а само облако при этом струится и мерцает, как электролюминесцентная нить.
Рецепт ледяного чуда
Для того чтобы появились серебристые облака, нужно собрать вместе три ингредиента, и все они в мезосфере для обычной логики — нонсенс.
Первый — экстремальный холод. Ниже –120 °C водяной пар может начать кристаллизоваться прямо в вакууме, минуя жидкую фазу. Второй — достаточное количество водяного пара. И вот здесь наука до сих пор чешет затылок: как вода оказывается так высоко? В основном её поднимают мощные восходящие потоки от тропических гроз и так называемые акустико-гравитационные волны, которые буквально «встряхивают» атмосферу после грозовых фронтов. Третий компонент — ядра конденсации, мельчайшая пыль, на которую нарастают кристаллики льда. И вот тут нас ждёт настоящий космический сюрприз.
Этими ядрами чаще всего служат частицы метеорной пыли. Каждый день в атмосферу Земли влетают десятки тонн микрометеоритов — крошечных песчинок, оставшихся от комет и астероидов. Они сгорают, но оставляют после себя частички дыма, плавно оседающие в мезосфере. Добавьте сюда пепел от далёких вулканических извержений и даже техногенную пыль, например от ракетных запусков. Кристаллы льда растут на этих пылинках, и размер их ничтожен — порядка десятков нанометров. Это объясняет, почему облака такие тонкие и прозрачные.
Кстати, цвет не просто «серебристый». Он бывает перламутровым, голубым, иногда с золотистым отливом у горизонта, когда солнце подсвечивает самые плотные участки.
Когда и куда смотреть
Сезон серебристых облаков в Северном полушарии довольно короток: с конца мая до начала августа, с пиком в конце июня — начале июля. Для Южного полушария это декабрь-январь. Самые лучшие условия для наблюдения — вовсе не кромешная ночь, а глубокие сумерки или даже белые ночи. Именно там, где солнце не уходит далеко за горизонт, оно подсвечивает облака наиболее эффектно.
Оптимальные широты: от 45 до 70 градусов северной широты. Это практически вся Скандинавия, северная часть Великобритании, Канада, приполярная Россия. Но в последние годы серебристые облака всё чаще замечают на более низких широтах — в Германии, Польше, и в центральной России.
Время суток: примерно через 1,5–2 часа после заката или за 1,5 часа до рассвета. Смотреть нужно низко над горизонтом, в пределах 3–10 градусов, в северном секторе неба (в Северном полушарии). Если вы находитесь на широте Петербурга или Хельсинки в ясную июньскую полночь, когда солнце висит прямо под горизонтом, шансы максимальны. Самое сложное — отличить их от обычных перистых облаков, которые тоже могут подсвечиваться закатом. Запомните разницу: серебристые облака светятся собственным «электрическим» светом, они не окрашены в тёплые оранжевые тона, а имеют холодный голубовато-серебристый тон. И сквозь них видны звёзды.
Возьмите бинокль, но не для приближения, а чтобы рассмотреть тонкую структуру. Волны, гребешки, кружевные наплывы — вы увидите ту самую «рябь на небесной воде». И, конечно, фотоаппарат с ручной выдержкой: уже пара секунд экспозиции даст невероятные кадры.
Исследования
Первое достоверно задокументированное появление серебристых облаков относят к 1885 году. Мир тогда только что оправился от ужасного извержения Кракатау (1883 г.), выбросившего в атмосферу миллионы тонн пепла и водяного пара. Поэтому первой возникла вулканическая гипотеза — облака посчитали следствием той катастрофы. Она продержалась недолго: Кракатау намешал тропосферных и стратосферных аэрозолей, а мезосферные облака требовали другого механизма. Позже появилась метеорная гипотеза, которую я уже упоминал: пыль от сгорающих метеоров служит ядрами конденсации. Но она объясняла только часть картины.
Дальше начались дискуссии, растянувшиеся на десятилетия. Выдвигалась техногенная версия, особенно во второй половине XX века, когда частота наблюдений резко выросла после начала активных ракетных запусков. Действительно, выхлопы космических аппаратов содержат водяной пар и микрочастицы, и это может провоцировать образование облаков. Была и экзотическая гипотеза «солнечного дождя»: ионы солнечного ветра, проникающие в атмосферу, могут становиться центрами конденсации. Но наиболее убедительной остаётся комбинированная модель: холодная мезосфера, влага от гроз и гравитационных волн, плюс ядра из космической и вулканической пыли.
До сих пор неясно, как именно водяной пар появляется на высотах 80+ км в таких количествах. Мы фиксируем облака преимущественно в летние месяцы, когда мезосфера над полюсом охлаждается до рекордных значений (этот парадокс «мезосферного летнего минимума» сам по себе удивителен: на высоте 85 км летом холоднее, чем зимой). Но численные модели не всегда сходятся с наблюдениями. Каждый год приносит новые данные, и я с особым интересом слежу за миссиями, которые зондируют мезосферу с помощью лидаров и спутников, таких как AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere). Именно AIM в 2007 году показал, что облака эти сложнее, чем мы думали, и что они реагируют на изменения климата в нижних слоях.
Я люблю серебристые облака ещё и за то, что они стирают грань между астрономией и метеорологией. Они требуют от наблюдателя внимания к состоянию мезосферы, к космической пыли, к солнечному излучению и к земной погоде одновременно. И доступны они почти каждому — достаточно оказаться на нужной широте в правильный час. Если этим летом небо прояснится в полночь, а вы будете где-нибудь в Карелии или на Валдае, не спешите закрывать глаза. Взгляните на северный горизонт: возможно, прямо сейчас там плывут ледяные призраки, рожденные дыханием гроз и светом зашедшего солнца. Это зрелище стоит того, чтобы ради него однажды отложить телескоп.