 |
Серебристые облака
|
|
|
|
Серебристые облака — самые высокие облачные образования, наблюдаемые в пограничном слое атмосферы Земли на высоте 75–95 км. В ночь после Тунгусской катастрофы 30 июня 1908 года они повсеместно наблюдались в Западной Европе и России, став источником оптических аномалий.
В понимании природы Тунгусского метеорита серебристые облака сыграли немаловажную, если не ключевую, роль. К настоящему времени это, пожалуй, единственный фактор, который не находит полноценного объяснения ни в одной из существующих гипотез. Их роль в формировании оптических аномалий лета 1908 года очевидна и вместе с тем непонятна.
Из дневника наблюдений серебристых облаков:
«22 мая 2006 г.
11: 47. Сумеречные ночи — время серебристых облаков.
Россия — северная страна, большая часть территории расположена в средних и высоких широтах, где сейчас правит бал продолжительный световой день. В Заполярье солнце не заходит круглые сутки, и даже в средних широтах астрономические сумерки не кончаются. На широте Москвы в ясную погоду даже в полночь западный сектор небосвода остается лазурным. Короткие летние ночи — это время красивого природного зрелища — серебристых облаков, которые могут наблюдаться на фоне сумеречного сегмента. Располагаются они очень высоко (до 100 км), поэтому в течение всей ночи солнце продолжает их освещать. Своим свечением над темной землей они создают красочную, завораживающую картину. Чтобы наблюдать серебристые облака, необходимо просматривать северную часть горизонта. Наиболее яркие из облаков заметны сразу в виде тонких серебристых полос, вихрей или гребешков. Предполагается, что состоят они из мелких ледяных кристаллов и пылинок, образующихся при сгорании в земной атмосфере метеорных тел. Однако природа серебристых облаков до конца не раскрыта».
|
|
|
Серебристые облака 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.
Наблюдать серебристые облака можно лишь в летние месяцы: в Северном полушарии в июне — июле, обычно с середины июня до середины июля, и лишь на географических широтах от 45° до 70°, причем в большинстве случаев — от 55° до 65°. В Южном полушарии — в конце декабря и в январе, на широтах от 40° до 65°. В это время года и на этих широтах солнце даже в полночь опускается не очень глубоко под горизонт, и его скользящие лучи освещают стратосферу, где на высоте в среднем около 83 км появляются серебристые облака. Как правило, они видны невысоко над горизонтом, на высоте от 3 до 15 градусов в северной части неба (для наблюдателей Северного полушария). Даже на фоне чистого голубого неба днем эти облака не видны: очень уж они тонкие, «эфирные». Лишь глубокие сумерки и ночная тьма делают их заметными для наземного наблюдателя. Правда, с помощью аппаратуры, поднятой на большие высоты, эти облака можно регистрировать и в дневное время.
Легко убедиться в поразительной прозрачности серебристых облаков: сквозь них прекрасно видны звезды. Для геофизиков и астрономов серебристые облака представляют большой интерес. Ведь эти облака рождаются в области температурного минимума, где атмосфера охлаждена до -70 °C, а иногда и до -100 °C. 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 высоких слоях атмосферы. И это существенно дополняет исследование ее динамики другими методами, такими как радиолокация метеорных следов, ракетное и лазерное зондирование. Обширные площади и значительное время существования таких облачных полей дают уникальную возможность для прямого определения параметров атмосферных волн различного типа и их временной эволюции. В силу географических особенностей этого явления серебристые облака в основном изучаются в Северной Европе, России и Канаде.
Временем открытия серебристых облаков принято считать июнь 1885 года, когда их заметили сразу десятки наблюдателей в разных странах. Некоторые упоминания о ночных светящихся облаках встречаются в работах европейских ученых XVII–XVIII вв., но они имеют отрывочный и нечеткий характер. Первооткрывателями этого явления считаются Т. Бэкхаус (Backhouse Т. W. ), наблюдавший их 8 июня в Киссингене (Германия), и астроном Московского университета Витольд Карлович Цераский, обнаруживший их самостоятельно. В последующие периоды В. К. Цераский вместе с известным пулковским астрофизиком А. А. Белопольским, работавшим тогда в Московской обсерватории, подробно изучил серебристые облака и впервые определил их высоту, получив значения от 73 до 83 км, подтвержденные через 3 года немецким метеорологом Отто Иессе (Jesse О. ).
Ночные светящиеся облака произвели на Цераского большое впечатление: «Облака эти ярко блистали на ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, с легким голубоватым отливом, принимая в непосредственной близости от горизонта желтый, золотистый оттенок. Были случаи, когда от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялись и неясно видимые предметы приобретали резкие очертания. Иногда облака образовывали слои или пласты, иногда похожи были на ряды волн или напоминали песчаную отмель, покрытую рябью или волнистыми неровностями… Это настолько блестящее явление, что совершенно невозможно составить о нем представление без рисунков и подробного описания. Некоторые длинные, ослепительно серебристые полосы, перекрещивающиеся или параллельные горизонту, изменяются довольно медленно и столь резки, что их можно удерживать в поле зрения телескопа».
|
|
|
Как и где наблюдать серебристые облака? Следует помнить, что с поверхности Земли серебристые облака могут наблюдаться только в период глубоких сумерек, на фоне почти черного неба и, разумеется, при отсутствии более низких, тропосферных облаков. Необходимо отличать сумеречное небо от заревого. Зори наблюдаются в период ранних гражданских сумерек, когда центр солнечного диска опускается под горизонт наблюдателя на глубину от 0° до 6°. Солнечные лучи при этом освещают всю толщу слоев нижней атмосферы и нижнюю кромку тропосферных облаков. Заря характерна богатым разнообразием ярких красок. Во вторую половину гражданских сумерек (глубина Солнца 3–6°) западная часть небосвода имеет еще довольно яркое заревое освещение, но на соседних участках небо уже приобретает глубокие тем-но-синие и сине-зеленые оттенки. Область наибольшей яркости неба в этот период называют сумеречным сегментом.
Наиболее благоприятные условия для обнаружения серебристых облаков создаются в период навигационных сумерек, при погружении Солнца под горизонт на 6—12° (в конце июня в средних широтах это бывает часа за 1, 5–2 до истинной полуночи). 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. В условиях сумерек цвет серебристых облаков кажется необычным. Порой облака как бы фосфоресцируют. По ним движутся еле заметные тени. Отдельные участки облачного поля становятся значительно ярче других. Через несколько минут более яркими могут оказаться соседние участки.
|
|
|
Несмотря на то что скорость ветра в стратосфере составляет 100–300 м/с, большая высота делает серебристые облака почти неподвижными в поле зрения телескопа или фотокамеры. Поэтому их первые фотографии были получены Иессе еще в 1887 году. Несколько групп исследователей во всем мире систематически изучают серебристые облака как в Северном, так и в Южном полушарии. Исследование серебристых облаков, как и других трудно прогнозируемых явлений природы, предполагает широкое привлечение исследователей-любителей. Каждый естествоиспытатель, независимо от его основной профессии, может внести свой вклад в коллекцию сведений об этом замечательном атмосферном явлении. Чтобы полученные снимки представляли не только эстетический интерес, но и имели научный смысл и дали бы материал для последующего анализа, необходимо точно фиксировать обстоятельства съемки (время, параметры аппаратуры и фотоматериалов), а также использовать простейшие приспособления: светофильтры, поляризационные фильтры, зеркало для определения скорости перемещения контрастных деталей облаков.
По внешнему виду серебристые облака имеют некоторое сходство с высокими перистыми облаками. Для описания структурных форм серебристых облаков при их визуальном наблюдении разработана международная морфологическая классификация, различающая несколько типов этих 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, будто увлекаемые потоками воздуха. Часто располагаются группами по нескольку штук, параллельно друг другу или переплетаясь под небольшим углом. Полосы делят на две группы — размытые (II-а) и резко очерченные (17-b).
Tun III. Волны. Их подразделяют на три группы. Гребешки (III-а) — 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-с) 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, напоминающим 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 формы.
Из дневника наблюдений серебристых облаков:
«В северной области неба 28 июня 1989 года около 1 часа ночи местного времени (+5 UT) в населенном пункте Камышлинка Оренбургской области наблюдались серебристые облака. Был отчетливо виден сумеречный сегмент астрономических сумерек. Данные серебристые облака относятся к типу II (полосы), группа II-б».
Для любителей астрономии серебристые облака представляют интерес, так как для их наблюдения 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, так как 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 за период съемки. Серебристые облака представляют великолепное зрелище: они светятся на фоне неба и довольно быстро меняют вид и внешне несколько напоминают полярные сияния.
Яркость серебристых облаков оценивается по 5-балльной шкале:
1 — очень слабые серебристые облака, едва заметные на фоне сумеречного сегмента, обнаруживаются только при очень внимательном осмотре неба;
2 — облака замечаются легко, но их яркость весьма мала;
3 — облака хорошо заметны и резко выделяются на фоне сумерек;
4 — яркие облака, привлекающие к себе внимание;
5 — исключительно яркие серебристые облака.
Важнейшее условие для ценности синоптических наблюдений — систематичность. Их нужно вести в течение всего сезона наблюдения. По окончании наблюдательного сезона нужно подвести итоги наблюдений; подсчитать распределение появлений по месяцам и декадам, по часам суток, по баллам яркости и по морфологическим формам.
Для обнаружения серебристых облаков нужно просматривать ежедневно северную часть неба примерно через час после захода Солнца и за час до его восхода.
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 — регистрация 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 движения серебристых облаков. Производится путем их последовательного фотографирования или замедленной киносъемки.
4. Определение высот. Для решения этой задачи нужно фотографировать серебристые облака из двух пунктов, разделенных расстоянием в 20–30 км, в заранее согласованные моменты. Фотоаппараты в обоих пунктах должны быть одинаковыми. Нужны точные часы, проверяемые по радио.
Синоптические наблюдения имеют целью учитывать статистику появления серебристых облаков. По данным синоптических наблюдений строится распределение появлений серебристых облаков по широтам, сезонам и другим признакам (долготам, баллам, яркости и т. д. ).
Фотографировать серебристые облака можно любым фотоаппаратом, рассчитанным на размер кадра 24 х 36 мм. Такие снимки представляют научную ценность. При съемке аппарат должен быть отфокусирован на бесконечность. Снимать надо при полном открытии объектива, при этом время экспозиции будет в пределах от нескольких секунд до 2–3 минут.
Можно воспользоваться следующими рекомендациями по времени экспозиции:
Данные таблицы необходимо корректировать пробной съемкой. Несколько кадров нужно снимать с разными экспозициями, а после проявки определить наилучшую. Для фотографирования серебристых облаков аппарат следует укрепить на прочном штативе, чтобы избежать дрожания и — как следствие — смазывания изображения при длительной экспозиции.
Для исследователей аномальных явлений в атмосфере наибольший интерес представляет появление необычных по форме облаков. Достаточно редко, но все-таки случается образование линзовидных облаков. Именно такие облака часто принимают за НЛО, особенно если облако достаточно компактно и небольших размеров. Иногда при образовании линзовидного облака происходит нагромождение друг на друга облаков разного типа. Движение воздушных масс интенсивнее в горизонтальном направлении, чем в вертикальном. Но могут начинаться сильные вертикальные осцилляции, если ветер дует с гор или холмов. Сухой воздух расслаивается в верхних областях. Там, где происходит расслоение сухого воздуха, в определенных местах он насыщается влагой. Линзообразные облака, как правило, имеют слоистую структуру.
|
|
|
