Облака — серебристые облака

Содержание

В ясные летние ночи, когда солнце опускается за горизонт, на фоне зари можно иногда увидеть светлые, голубовато-жемчужного оттенка тонкие волокна и переплетающиеся полосы, которые напоминают перистые облака.

Но на фоне сумеречного неба обычные облака, кажутся темными силуэтами. Ночные же облака светлее зари. За свой жемчужный оттенок они получили название серебристых.

Серебристые облака

Отличие светлых ночных облаков от обычных, еще в 1885 году, исследовал известный русский астроном В. К. Церасский. Из того, что они освещаются солнечными лучами даже в ночные часы, ученый сделал вывод об очень большой высоте этих облаков.

Действительно, многочисленные наблюдения и фотографии подтвердили, что серебристые облака находятся на расстоянии в среднем 82 километра от земли.

Между тем даже самые высокие из обычных облаков не появляются выше 10 — 12 километров (за исключением очень редкого вида облаков перламутровых).

Свойства серебристых облаков

Но больше всего заинтересовало исследователей удивительное постоянство высоты серебристых облаков.

Кроме того, как выяснилось, появляются они только в летние месяцы, причем значительно реже, чем обычные облака, — в среднем 10 — 12 раз, и только в отдельные годы число это доходит до 25 — 30.

Видны серебристые облака бывают также не отовсюду. Чаще всего их можно заметить в широтах от 50 до 60 градусов.

Даже при непродолжительном наблюдении видно, как серебристые облака смещаются на фоне звезд.

Если определить, например, теодолитом последовательные положения какой-либо их детали или соответствующим образом изучить и измерить несколько фотографий одного и того же их участка, то легко можно узнать скорость и направление движения воздушных течений, увлекающих за собой легкие облачные массы.

Из-за быстрых изменений, происходящих в серебристых облаках, снимки приходится делать через очень короткие промежутки времени. Особенно ценные результаты здесь дает замедленная видеосъемка.

Работы исследователей показали, что скорость движения серебристых облаков очень велика — до 200 метров в секунду. При этом господствующими являются направления на запад и юго-запад.

В то же время остающиеся после полета ярких метеоров следы, которые имеют высоту немногим больше, чем серебристые облака, обнаруживают чаще всего смещение к востоку и северо-востоку.

Таким образом удалось установить наличие двух взаимно противоположных воздушных течений в верхних слоях атмосферы. Различные предположения высказывали ученые относительно природы серебристых облаков.

Природа серебристых облаков

Вначале думали, что последние состоят из пыли, выбрасываемой в высокие слои атмосферы при извержениях вулканов. На эту мысль наводило явление многокрасочных зорь, наблюдавшееся при мощных вулканических извержениях.

Но серебристые облака замечались и в годы, когда не было крупных извержений.

Главное же заключалось в том, что вулканическая гипотеза не могла объяснить постоянства высоты серебристых облаков: ведь вулканическая пыль, поднимаясь, должна присутствовать и ниже обычного расположения этих облачных масс.

Гораздо большее число сторонников привлекла другая гипотеза, согласно которой серебристые облака представляют собой продукты возгонки в атмосфере метеоров.

В пользу такого предположения как будто говорило возникновение особенно мощных и ярких серебристых облаков после падения гигантского Тунгусского метеорита в 1908 году.

Однако и эта гипотеза не может удовлетворительно объяснить постоянства их высоты. Только в 1951 году профессор И. А. Хвостиков дал решение проблемы.

Он установил, что серебристые облака — это продукт конденсации (точнее, сублимации, то есть превращения в кристаллики льда) водяного пара, находящегося в верхних слоях атмосферы.

Известно, что температура воздуха меняется с высотой неравномерно. Сначала (примерно до 10 километров) она снижается до минус 50 — 60 градусов. В промежутке от 10 до 18 километров температура остается почти неизменной, а затем начинает подниматься.

Примерно 55 километров происходит новое понижение, причем минимум достигается как раз на высоте 80 — 85 километров.

В соответствии с изменением температуры меняется в атмосфере и величина необходимой для насыщения упругости водяного пара. Облака могут образовываться только там, где упругость насыщенных паров воды меньше атмосферного давления.

Такие условия имеются не везде. Они отсутствуют в зоне от 30 — 40 километров до 79 километров и выше 85 километров.

И только в узком слое, от 80 до 84 километров (не считая, конечно, нижних слоев атмосферы), иногда имеется нужное соотношение между упругостью насыщенных паров воды и атмосферным давлением.

Поэтому-то серебристые облака образуются довольно редко и именно на этой высоте. Находят свое объяснение и ограниченность сезона их появлений и определенные полосы их географического распределения.

Серебристые облака — это самые высокие облака (Е), образующиеся в среднем на расстоянии в 82 километра от земной поверхности.

Все остальные облачные массы (A — слоистые облака, Б — кучевые, B — перистые, Г — перламутровые) располагаются в атмосфере гораздо ниже. Д — слой озона. Ж — метеорные ионизационные следы.

Однако возникает вопрос: откуда может взяться так высоко водяной пар? Среди ученых долгое время существовало мнение, что в стратосфере нет вертикальных течений, переносящих пары из нижних слоев атмосферы в верхние.

Поэтому было высказано предположение об образовании воды «на месте» — из присутствующего здесь свободного кислорода и водорода, попадающего в воздушную оболочку Земли извне в составе потоков заряженных частиц, которые испускаются Солнцем.

Определенную роль в этом процессе играют и протоны, проникающие в атмосферу в виде космических лучей. В последнее время было установлено наличие вертикального «перемешивания» атмосферы.

Поэтому наиболее близкой к истине является, очевидно, мысль о том, что присутствие водяного пара на больших высотах объясняется действием двух факторов: внеатмосферного (корпускулярное солнечное и космическое излучения) и земного (вертикальные воздушные течения).

Какое же количество воды имеется в зоне серебристых облаков? Во всяком случае, не очень большое, так как плотность их весьма мала. Роль же каждого из двух факторов образования водяного пара пока остается полностью невыясненной.

Установлено лишь, что в среднем интенсивность серебристых облаков в различные годы примерно одинакова и не обнаруживает связи с активностью Солнца.

Отсюда следует, что, видимо, основную роль в возникновении водяного пара играет все-таки земной фактор, то есть перенос воды из нижних слоев атмосферы. Большой интерес представляет изучение оптических свойств серебристых облаков.

Еще В. К. Церасский и другие ученые обратили внимание на их жемчужный оттенок.

Иногда серебристые облака бывают очень яркими; во время особенно больших их появлений на земле становилось заметно светлее, почему вначале они и получили название ночных светящихся облаков.

Вскоре, правда, было обнаружено, что серебристые облака видны только при освещении их лучами Солнца.

Но в 1923 году И. И. Путилин высказал предположение, что серебристые облака не просто рассеивают падающий на них солнечный свет (как обычные облака), а люминесцируют под действием ультрафиолетовых лучей Солнца.

Последние на больших высотах почти не ослабляются, так как поглощение их слоем озона происходит на уровне в 25 — 30 километров над земной поверхностью.

Экспериментально люминесценция серебристых облаков пока еще не подтверждена. Однако некоторые косвенные данные говорят в пользу такого предположения.

Значение серебристых облаков

Что же заставляет ученых вот уже в течение 70 лет заниматься исследованием серебристых облаков? Имеет ли это какое-нибудь практическое значение? Да, и притом немалое.

Прежде всего, серебристые облака позволяют определять направления и скорости воздушных течений в верхних слоях атмосферы и, кроме того, очевидно, служат чувствительным индикатором состояния вообще не только верхних, но и нижних ее слоев.

Дело в том, что последнее в значительной степени зависит от корпускулярного и ультрафиолетового излучения Солнца, изменения активности которого должны как-то сказываться и на серебристых облаках.

На рисунке показано, почему серебристые облака являются светящимися ночью.

И хотя до сих пор непосредственного влияния деятельности дневного светила здесь обнаружить не удалось, следует полагать, что оно будет установлено. Исследователь Н. И. Гришин обнаружил связь между появлениями серебристых облаков и циклонами в тропосфере.

А это, в свою очередь, даст возможность, опираясь на соответствующие наблюдения, делать важные выводы относительно состояния земной атмосферы, что поможет, например, в прогнозах погоды.

Если будет окончательно доказана люминесценция серебристых облаков, они окажутся чрезвычайно полезными для изучения распределения озона в атмосфере. Такого рода сведения нужны для решения практических вопросов метеорологии и ряда других проблем.

Серебристые облака небезинтересны и для астрофизиков. Находясь в не освещаемой лучами Солнца зоне атмосферы и будучи поэтому невидимыми, они могут вносить искажения в результаты точных измерений яркости небесных светил и в спектры последних.

Значит, астрофизики должны учитывать в своих наблюдениях это обстоятельство. С другой стороны, по условиям образования серебристые облака очень сходны с облаками, имеющимися в атмосфере Марса.

Поэтому их наблюдения могут быть очень важными для изучения не только земной атмосферы, но и воздушной оболочки Марса, а возможно, и Венеры.

Тейфель В. Г.