Радиолюбитель предсказывал появление серебристых облаков. Серебристые облака: Атмосфера. Общие сведения о серебристых облаках

04.03.2024

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.

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.

Вид облаков

Серебристые облака (также известны как мезосферные облака) - редкое явление, обычно наблюдаются в летние месяцы в широтах между 50° и 60° (северной и южной широты). Выделены, как самостоятельное явление В. К. Цераским. Изучением серебристых облаков занимался В.В. Шаронов.

Как атмосферное оптическое явление, серебристые облака - это светящиеся серебристым цветом облака разнообразной причудливой формы, наблюдаемые в сумерках. В светлое время не наблюдаются.

Мезосферные облака - самые высокие облака в атмосфере Земли; образуются в мезосфере на высоте около 85 км, и видны только тогда, когда освещены солнцем из-за горизонта, в то время как более низкие слои атмосферы находятся в земной тени; днем они не видны. При этом их оптическая плотность настолько ничтожна, что через них зачастую проглядывают звезды. Серебристые облака полностью не изучены. Было такое предположение, что они состоят из вулканической или метеорной пыли, но они, как известно по данным со спутника UARS, состоят в основном из водяного льда. Это сравнительно молодое явление ― впервые о них сообщается в 1885, вскоре после извержения Кракатау, и было предположение. Они были изучены с земли и из космоса, а также ракетными зондами; они очень высоки для стратостатов. Спутник AIM, запущенный в апреле 2007 года, занимается исследованием серебристых облаков с орбиты. Примечательно, что серебристые облака являются одним из основных источников информации о движении воздушных масс в верхних слоях атмосферы. Серебристые облака передвигаются в верхних слоях атмосферы исключительно быстро – их средняя скорость составляет около 100 метров в секунду. Достаточно много людей занимаются фотографированием серебристых облаков. Существуют разделы на астрономических форумах, где наблюдатели делятся своими фотографиями.

Струткура серебристых облаков

В 1955 году Н.И. Гришин предложил морфологическую классификацию форм серебристых облаков. В дальнейшем она стала международной классификацией. Сочетание различных форм серебристых облаков образовало такие основные типы:

Тип I. Флер, наиболее простая, ровная форма, заполняющая пространство между более сложными, контрастными деталями и имеющая туманное строение и слабое нежно-белое с голубоватым оттенком свечение.
Тип II. Полосы, напоминающие узкие струйки, как будто бы увлекаемые потоками воздуха. Часто располагаются группами по несколько штук, параллельно друг другу или переплетаясь под небольшим углом. Полосы делят на две группы – размытые (II-a) и резко очерченные (II-b).
Тип III. Волны подразделяют на три группы. Гребешки (III-a) – участки с частым расположением узких, резко очерченных параллельных полос, наподобие легкой ряби на поверхности воды при небольшом порыве ветра. Гребни (III-b) имеют более заметные признаки волновой природы; расстояние между соседними гребнями в 10–20 раз больше, чем у гребешков. Волнообразные изгибы (III-c) образуются в результате искривления поверхности облаков, занятой другими формами (полосами, гребешками).
Тип IV. Вихри также подразделяют на три группы. Завихрения с малым радиусом (IV-a): от 0,1° до 0,5°, т.е. не больше лунного диска. Они изгибают или полностью скручивают полосы, гребешки, а иногда и флер, образуя кольцо с темным пространством в середине, напоминающее лунный кратер. Завихрения в виде простого изгиба одной или нескольких полос в сторону от основного направления (IV-b). Мощные вихревые выбросы «светящейся» материи в сторону от основного

В средних широтах с конца мая начинается сезон серебристых облаков. Бросив ночью взгляд на северный горизонт, есть вероятность увидеть светопредставление в исполнении тонкой флуоресцирующей вязи сверхвысотных облаков, образующихся почти на границе земной атмосферы с космосом. По красоте они не уступают полярному сиянию.

Регистрируется это редкое явление с 1885 года в целом ряде стран, но до сих пор идут споры о причине их появления. Какое глобальное событие в космосе и на Земле запустило процесс образования серебристых облаков, которые видят каждый год в летние месяцы? В материале вы найдете первичные рекомендации по наблюдению этого необычного "небесного серебра"...

Период наибольшей частоты проявления серебристых облаков для широты Братска начнется с середины июня по конец июля. Этот период характеризуется устойчивыми продолжительными появлениями обширных полей серебристых облаков, площади которых, иногда достигают нескольких миллионов квадратных километров.

Но уже сейчас можно начать патрулировать северный сегмент неба, чтобы не пропустить момент первого их появления. К тому же любой человек, независимо от образования и профессии, может помочь ученым разгадать загадку этих необычных атмосферных образований, передав результаты своих наблюдений в одну из российских баз серебристых облаков, например, Meteoweb.ru . Тем более данных по Восточной Сибири практически нет.

Для изучения этого феномена NASA даже запустило в апреле 2007 года в космос спутник . У нас в стране, наблюдения серебристых облаков в течение длительного времени успешно проводились с бортов орбитальных космических станций "САЛЮТ" и "МИР" .

Снимок серебристых облаков из космоса с борта МКС,
сделанный космонавтом Федором Юрчихином .

Серебристые облака - самые высокие облачные образования в земной атмосфере, образующиеся на высотах 70–95 км (обычные облака образуются ниже 12 км). Также их называют полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Именно последнее название, наиболее точно отвечающее их внешнему виду и условиям их наблюдения, принято как стандартное в международной практике.

Темная масса надвигающихся облаков на видео - это обычные тропосферные облака.

Зона максимальной частоты наблюдения серебристых облаков в Северном полушарии проходит по широтам 55-58 градусов. С поверхности Земли серебристые облака могут наблюдаться только в период глубоких сумерек при отсутствии более низких, тропосферных облаков.

Наиболее благоприятные условия для обнаружения серебристых облаков создаются в период навигационных сумерек, при погружении Солнца под горизонт на 6-12 градусов (в конце июня в средних широтах это бывает часа за 1,5-2 до истинной полночи). В это время земная тень закрывает нижние, наиболее плотные, запыленные слои атмосферы, и освещаются только разреженные слои, начиная с мезосферы. Рассеянный в мезосфере солнечный свет образует слабое сияние сумеречного неба; на этом фоне легко обнаруживается свечение серебристых облаков, которые привлекают к себе внимание даже случайных свидетелей. Различные наблюдатели определяют их цвет как жемчужно-серебристый с голубоватым отливом или бело-голубой.

Схема освещения Солнцем серебристых облаков.

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. Легко убедиться в поразительной прозрачности серебристых облаков: сквозь них прекрасно видны звезды.

В силу географических особенностей этого явления серебристые облака в основном изучаются в Северной Европе, России и Канаде. Несколько групп исследователей во всем мире сейчас систематически изучают серебристые облака как в Северном, так и в Южном полушариях. Исследование серебристых облаков, как и других трудно прогнозируемых явлений природы, предполагает широкое привлечение любителей науки. Каждый естествоиспытатель, независимо от его основной профессии, может внести свой вклад в коллекцию фактов об этом замечательном атмосферном явлении. Российские ученые внесли и вносят в эту работу весьма значительный вклад, причем немалую роль играют квалифицированные наблюдения, полученные любителями науки.

Северный сектор неба.

Для геофизиков и астрономов серебристые облака представляют большой интерес. Ведь эти облака рождаются в области температурного минимума, где атмосфера охлаждена до –70° С, а иногда и до –100° С. Высоты от 50 до 150 км исследованы слабо, поскольку самолеты и аэростаты туда не могут подняться, а искусственные спутники Земли не способны надолго туда опуститься. Поэтому до сих пор ученые спорят как об условиях на этих высотах, так и о природе самих серебристых облаков, которые, в отличие от низких тропосферных облаков, находятся в зоне активного взаимодействия атмосферы Земли с космическим пространством.

Межпланетная пыль, метеорное вещество, заряженные частицы солнечного и космического происхождения, магнитные поля постоянно участвуют в физико-химических процессах, происходящих в верхней атмосфере. Результаты этого взаимодействия наблюдаются в виде полярных сияний, свечения атмосферы, метеорных явлений, изменений цвета и продолжительности сумерек. Предстоит еще выяснить, какую роль эти явления играют в развитии серебристых облаков.

В настоящее время серебристые облака представляют собой единственный естественный источник данных о ветрах на больших высотах, о волновых движениях в мезопаузе, что существенно дополняет исследование ее динамики другими методами, такими, как радиолокация метеорных следов, ракетное и лазерное зондирование.

Серебристые облака, наблюдаемые в Братске в июне 2010 года.

Северный сектор неба. Видны звезды Капелла и Менкалинан (альфа и бета созвездия Возничего)

Как наблюдать серебристые облака?

Во-первых , найти площадку, с которой хорошо просматривается северо-западный, северный и северо-восточный сектор неба. Даже если горизонт немного затянут тучами, сквозь просветы в них легко замечаются серебристые облака (не забываем, что это сверхвысотные образования и они располагаются намного выше обыкновенных облаков).

Во-вторых, начинать наблюдения нужно с 0 часов и до 4 часов ночи (июнь-июль), в этом интервале местного времени Солнце имеет нужную глубину погружения в горизонт и создаются условия для появления NLC. Но помните, что облака появляются не каждую ночь. Лучше всего они заметны около 2 часов после полуночи местного времени.

В -третьих , научиться не путать серебристые облака с перистыми. Хотя, один раз увидев это "серебро", вы уже никогда не спутаете их с обычными облаками. В этом вам помогут несколько советов:

1. В вечерние часы серебристые облака не появляются, пока Солнце не опустится под горизонт на -4 градуса. Серебристые облака не наблюдаются при погружении Солнца более -16 градусов. Т.е. практически серебристые облака видны только в навигационных сумерках .

2. Серебристые облака всегда бывают светлее неба, даже когда видны на яркой части заревого сегмента. Тропосферные облака, даже если они подсвечены Луной или искусственными источниками света, в яркой части сегмента будут темными.

3. Наиболее развитыми формами серебристых облаков являются гребешки, гребни, струи, вихревые выбросы. Наблюдение этих структур даже в разрывах тропосферной облачности, не вызывают сомнения в появлении.

Классификация структур серебристы облаков

4. Характерным движением серебристых облаков является их перемещение с северо-востока на юго-запад, реже с севера на юг.

5. При появлении форм схожих с серебристыми облаками, но вызывающих сомнения, следует внимательно осмотреть небо. Если подобные формы замечены вдали от сумеречного сегмента, можно утверждать, что серебристых облаков нет.

6. Серебристые облака имеют голубовато-белый, а вблизи горизонта желтоватый или золотистый цвет, на границе заревого сегмента иногда кажутся фосфоресцирующими.

7 . В сомнительных случаях при безоблачном небе, для распознавания мало контрастных форм, можно рекомендовать наклонить голову так, чтобы создалось перевернутое изображение горизонта. В этом случае резко улучшаются условия визуального восприятия изображения.

8. Серебристые облака с переходом к светлой фазе сумерек, а затем при восходе Солнца исчезают, в то время как простые, перистые и высококучевые облака становятся более заметными. Поэтому при утренних наблюдениях сомнения можно разрешить, продолжая наблюдения до восхода Солнца. Если облака не исчезли, то они не серебристые.

Юго-восточный горизонт. Облака расползлись широкими волнами с северо-востока.

Серебристые облака - самые высокие облачные образования в земной атмосфере, образующиеся на высотах 70-95 км. Их называют также полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Именно последнее название, наиболее точно отвечающее их внешнему виду и условиям их наблюдения, принято как стандартное в международной практике.

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. В книге В.А. Бронштэна «Серебристые облака и их наблюдение» приводятся данные каталога серебристых облаков, составленного Н.П.Фаст на основании 2000 наблюдений за 1885-1964 годы. Этот каталог дает такое распределение пунктов наблюдения по широтам:

Широта......................... 50...... 50-55..... 55-60..... 60
Число наблюдений (%).....3,8 .....28,1 ......57,4 .....10,8

Чем это обусловлено? В это время именно в этих широтах создаются благоприятные условия для их видимости, так как именно на этих широтах в это время Солнце даже в полночь опускается неглубоко под горизонт, и на фоне сумеречного неба наблюдаются красивые серебристые образования, по структуре напоминающие легкие перистые облака. Происходит это потому, что они светятся в основном отраженным светом Солнца, хотя часть посылаемых ими лучей, возможно, рождается в процессе флуоресценции - переизлучения энергии, получаемой от Солнца, на других длинах волн. Для того, чтобы это происходило, необходимо, чтобы лучи Солнца освещали серебристые облака. Зная их среднюю высоту над земной поверхностью, можно подсчитать, что погружение Солнца не должно превышать 19,5 градусов. В то же время, если Солнце погрузилось менее чем на 6 градусов, еще слишком светло (гражданские сумерки), и облака можно не различить на светлом небе. Таким образом, наиболее благоприятные условия для наблюдения серебристых облаков соответствуют времени так называемых навигационных и астрономических сумерек, и вероятность их тем больше, чем длительнее эти сумерки. Такие условия создаются летом на средних широтах с середины июня до середины июля (в Южном полушарии - в конце декабря и в январе на широтах от 40 до 65 градусов). Именно на средних широтах с конца мая по середину августа наиболее часто наблюдаются серебристые облака. Правда, это совпадение чисто случайное. На самом деле серебристые облака образуются именно в летний период и именно в средних широтах потому, что в это время на этих широтах происходит значительное похолодание в мезопаузе, и создаются необходимые условия для образования кристалликов льда.

Впервые серебристые облака были замечены в 1885 году. До этого никаких сведений о серебристых облаках не было. Открывателем серебристых облаков считают В.К.Цераского, приват-доцента Московского университета. Он наблюдал серебристые облака 12 июня 1885 года, когда на предрассветном небе заметил необычно яркие облака, заполнявшие сумеречный сегмент. Ученый назвал их ночными светящимися облаками. Особенно удивило ученого то, что облака ярко выделялись на фоне сумеречного сегмента, и совершенно исчезали, выходя за его пределы. Его очень обеспокоило это, так как они, не будучи видимы, могут поглощать свет звезд и искажать результаты фотометрических измерений. Но первые же измерения светящихся облаков показали, что эти облака весьма прозрачны и не ослабляют заметным образом свет звезд.

Первые предположения о природе серебристых облаков связывались с извержением вулкана Кракатау 27 августа 1883 года. В двадцатые годы 20 столетия Л.А.Кулик, исследователь знаменитого Тунгусского метеорита, выдвинул метеорно-метеоритную гипотезу образования серебристых облаков. Кулик также предположил, что не только гигантские метеориты, но и обычные метеоры являются источником образования серебристых облаков. Метеорная гипотеза долго пользовалась популярностью, но не могла ответить на целый ряд вопросов:
Почему они появляются в узком интервале высот со средним значением 82-83 километра?
Почему они наблюдаются только летом и только в средних широтах?
Почему они имеют характерную тонкую структуру, очень похожую на структуру перистых облаков?

Ответ на все эти вопросы дала конденсационная (или ледяная) гипотеза. Эта гипотеза серьезное обоснование получила в 1952 году в работе И.А.Хвостикова, который обратил внимание на внешнее сходство серебристых и перистых облаков. Перистые облака состоят из кристалликов льда. И.А.Хвостиков предположил, что и серебристые облака имеют такое же строение. Но для того, чтобы водяной пар мог конденсироваться в лед, нужны определенные условия. В 1958 году В.А. Бронштэн дал объяснение сезонного и широтного эффектов появления серебристых облаков тем, что именно на средних широтах в летнее время года в мезопаузе происходит понижение температуры до крайне низких значений 150-165 К. Таким образом, гипотеза И.А.Хвостикова о возможности формирования в этой области атмосферы серебристых облаков получила подтверждение.

Правда, перед исследователями стоял еще один вопрос: существует ли на столь большой высоте водяной пар в количестве, достаточном для образования серебристых облаков? Гипотезе космического происхождения ядер конденсации сейчас отдается предпочтение. В самом деле, разрушение метеорных тел, проникающих в земную атмосферу и наблюдаемых в виде метеоров, происходит в основном как раз над мезопаузой, на высотах 120-80 км. Исследования показывают, что ежесуточно на Землю «падает» до 100 тонн вещества, при чем, количества частиц с массой 10 грамма, пригодных в качестве ядер конденсации, вполне достаточно, чтобы обеспечить образование серебристых облаков. Делались попытки найти связь между появлением серебристых облаков и интенсивностью метеорных потоков.

Структура серебристых облаков.

Тип I. Флер, наиболее простая, ровная форма, заполняющая пространство между более сложными, контрастными деталями и имеющая туманное строение и слабое нежно-белое с голубоватым оттенком свечение.

Тип II. Полосы, напоминающие узкие струйки, как будто бы увлекаемые потоками воздуха. Часто располагаются группами по несколько штук, параллельно друг другу или переплетаясь под небольшим углом. Полосы делят на две группы – размытые (II-a) и резко очерченные (II-b).

Тип III. Волны подразделяют на три группы. Гребешки (III-a) – участки с частым расположением узких, резко очерченных параллельных полос, наподобие легкой ряби на поверхности воды при небольшом порыве ветра. Гребни (III-b) имеют более заметные признаки волновой природы; расстояние между соседними гребнями в 10–20 раз больше, чем у гребешков. Волнообразные изгибы (III-c) образуются в результате искривления поверхности облаков, занятой другими формами (полосами, гребешками).

Тип IV. Вихри также подразделяют на три группы. Завихрения с малым радиусом (IV-a): от 0,1° до 0,5°, т.е. не больше лунного диска. Они изгибают или полностью скручивают полосы, гребешки, а иногда и флер, образуя кольцо с темным пространством в середине, напоминающее лунный кратер. Завихрения в виде простого изгиба одной или нескольких полос в сторону от основного направления (IV-b). Мощные вихревые выбросы «светящейся» материи в сторону от основного облака (IV-c); это редкое образование характерно быстрой изменчивостью своей формы.

Но даже внутри типа серебристые облака различны. Поэтому в каждом типе облаков выделяются группы, которые указывают на конкретную структуру облаков (полосы размытые, полосы резкоочерченные, гребешки, гребни, волнообразные изгибы и др.) Обычно при наблюдении серебристых облаков можно увидеть сразу несколько их форм разных типов и групп.

Серебристые облака изучались и с земли и из космоса, а также ракетными зондами; они слишком высоки для стратостатов. Спутник AIM, запущенный в апреле 2007 года, занимается исследованием серебристых облаков с орбиты.
Исследования серебристых облаков необходимы для более глубокого понимания циркуляции земной атмосферы, а также многих процессов, происходящих вне Земли, на Солнце.
Примечательно, что серебристые облака являются одним из основных источников информации о движении воздушных масс в верхних слоях атмосферы. Серебристые облака передвигаются в верхних слоях атмосферы исключительно быстро - их средняя скорость составляет около 100 метров в секунду.

Источники: http://www.astrogalaxy.ru/775.html
http://ru.wikipedia.org/wiki/Серебристые_облака
http://www.astronet.ru/db/msg/1214909
http://www.cloudappreciationsociety.org