Серебристые облака в атмосфере Земли¶

Серебристые облака — редкое атмосферное оптическое явление, представляющее собой тонкий светящийся слой облаков, наблюдаемый в летние месяцы в верхних слоях атмосферы на высоте около 76–85 км. Это самые высокие облака земной атмосферы, образующиеся в мезосфере вблизи мезопаузы. Из-за большой высоты они освещаются солнцем даже тогда, когда нижние слои атмосферы уже находятся в тени Земли, что придаёт им характерный серебристо-голубоватый или белесый оттенок на фоне сумеречного неба.

¶Общая характеристика

Серебристые облака видны только в сумерках, вскоре после захода или незадолго до восхода Солнца, когда оно опускается на 6–16° ниже горизонта. В это время нижние слои атмосферы затенены, а высотные облака ещё освещены прямыми солнечными лучами. Наблюдаются преимущественно в летние месяцы (в Северном полушарии — с конца мая по август) и в основном в средних и высоких широтах — от 45° до 80° северной и южной широты.

Облака имеют характерную структуру: тонкие волнистые полосы, гребешки, вихри и сетчатые образования. Их яркость меняется от едва заметной белесой дымки до отчётливо светящихся полей. По классификации, принятой в метеорологии, выделяют несколько типов и форм, различающихся по морфологии: флёр, полосы, гребешки, вихри и аморфные пятна.

¶История наблюдений

Первое документированное описание явления относят к 1885 году, когда после мощного извержения вулкана Кракатау (1883) в атмосферу было выброшено огромное количество вулканического пепла и пыли. Именно тогда серебристые облака начали массово фиксировать наблюдатели в разных странах. Существует точка зрения, что отдельные упоминания встречались и ранее, однако систематические наблюдения начались после 1885 года.

В России одним из первых исследователей феномена стал астроном Витольд Цераский, который в 1885–1890 годах выполнил измерения высоты облаков и доказал, что они находятся значительно выше любых известных тогда облачных образований. В дальнейшем изучением занимались советские и российские учёные, в том числе в рамках программ Международного геофизического года (1957–1958).

¶Природа и состав

Долгое время природа серебристых облаков оставалась предметом дискуссий. Согласно современным представлениям, они состоят из кристалликов водяного льда, образующихся на мельчайших частицах космической или метеорной пыли. В условиях крайне низких температур мезопаузы (около −120 °C и ниже) водяной пар сублимируется на этих ядрах конденсации, формируя ледяные частицы размером порядка десятков нанометров.

Необходимыми условиями образования считаются:

• низкая температура в мезопаузе;
• достаточное содержание водяного пара;
• наличие ядер конденсации (пылинок метеорного происхождения);
• восходящие движения воздуха, переносящие влагу в верхнюю мезосферу.

Летом в полярных и средних широтах мезосфера охлаждается сильнее, а восходящие потоки в верхней атмосфере усиливаются, что объясняет сезонность явления.

¶Методы изучения

Серебристые облака исследуют как с Земли, так и из космоса. Наземные наблюдения ведутся визуально, с помощью фотографии и лидаров — лазерных локаторов, позволяющих определять высоту, плотность и температуру слоя. Сеть наблюдателей, в том числе любительских, ведёт регулярные записи, что важно для статистики.

Спутниковые наблюдения позволяют охватывать большие территории и отслеживать глобальное распределение облаков. Космические аппараты фиксируют их в ультрафиолетовом и видимом диапазонах, что даёт данные о глобальной динамике мезосферы.

¶Связь с климатом и космосом

Серебристые облака рассматриваются как индикатор состояния верхней атмосферы. Их появление и яркость связывают с изменениями температуры мезопаузы, содержанием водяного пара и поступлением метеорной пыли. Ряд исследований указывает на возможную связь активности облаков с долгосрочными климатическими трендами и с солнечной активностью, однако эти зависимости остаются предметом научных споров.

Отмечается, что в отдельные годы наблюдаемость явления возрастала после крупных вулканических извержений и запусков ракет, поскольку выбросы в верхнюю атмосферу влияют на состав и температуру мезосферы.

¶Наблюдение

Для наблюдения серебристых облаков благоприятны светлые летние ночи в средних и высоких широтах, когда Солнце ненадолго уходит за горизонт. Лучшее время — сумеречные часы. Явление лучше видно вдали от городской засветки, на открытом северном горизонте. Наблюдатели фиксируют координаты, яркость, форму и время появления, что позволяет сопоставлять данные разных пунктов.

¶Значение

Изучение серебристых облаков важно для понимания процессов в мезосфере — наименее изученном слое атмосферы. Данные о них используются в моделях атмосферной циркуляции, при оценке радиационного баланса и при исследовании взаимодействия атмосферы с космической средой. Явление представляет интерес и для любительской астрономии и метеорологии, поскольку доступно для регулярных наблюдений без сложного оборудования.

Источники: Бронштэн В. А. «Серебристые облака и их наблюдение»; работы В. К. Цераского; материалы Международного геофизического года; публикации по физике мезосферы.