Реферат на тему серебристые облака

Обновлено: 04.07.2024

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.

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). При внимательном наблюдении их замечают ежегодно, но высокой яркости они достигают далеко не каждый год.

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. Обширные площади и значительное время существования таких облачных полей дает 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. Российские ученые внесли и вносят в эту работу весьма значительный вклад, причем немалую роль играют квалифицированные наблюдения, полученные любителями науки.

Открытие серебристых облаков.

Некоторые упоминания о ночных светящихся облаках встречаются в работах европейских ученых 17–18 вв., но они имеют отрывочный и нечеткий характер. Временем открытия серебристых облаков принято считать июнь 1885, когда их заметили сразу десятки наблюдателей в разных странах. Первооткрывателями этого явления считаются Т.Бэкхаус (Backhouse T.W.), наблюдавший их 8 июня в Киссингене (Германия), и астроном Московского университета Витольд Карлович Цераский, обнаруживший их независимо и впервые наблюдавший вечером 12 июня (по новому стилю). В последующие дни Цераский вместе с известным пулковским астрофизиком А.А.Белопольским, работавшем 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 (O.Jesse).

Наблюдение серебристых облаков.

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 зоревого неба. 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 зоревое освещение, но в соседних участках небо уже приобретает глубокие темно-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 по 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.

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.

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:

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).

Зона максимальной частоты наблюдения серебристых облаков в Северном полушарии проходит по широте 55–58°. В эту полосу попадают многие крупные города России: Москва, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Красноярск, Нижний Новгород, Новосибирск, Челябинск и др., и лишь несколько городов Северной Европы и Канады.

Свойства и природа серебристых облаков.

Диапазон высот, на которых образуются серебристые облака, вообще весьма стабилен (73–95 км), но в некоторые годы сужается до 81–85 км, а иногда расширяется до 60–118 км. Часто облачное поле состоит из нескольких довольно узких по высоте слоев. Основной причиной свечения облаков служит рассеяние ими солнечного света, но не исключено, что некоторую роль играет и эффект люминесценции под действием ультрафиолетовых лучей Солнца.

Яркие серебристые облака, впервые наблюдавшиеся в 1885–1892 и, по-видимому, не замечавшиеся до этого, наводили на мысль, что их появление связано с каким-то мощным катастрофическим процессом. Таким явлением было извержение вулкана Кракатау в Индонезии 27 августа 1883. По сути, это был колоссальный взрыв с энергией, равной взрыву двадцати водородных бомб (20 Мт ТНТ). В атмосферу было выброшено около 35 млн тонн вулканической пыли, поднявшейся на высоту до 30 км, и огромная масса водяного пара. После взрыва Кракатау были замечены оптические аномалии: светлые зори, уменьшение прозрачности атмосферы, поляризационные аномалии, кольцо Бишопа (коричнево-красный венец вокруг Солнца с внешним угловым радиусом около 22° и шириной 10°; небо внутри кольца светлое с голубоватым оттенком). Эти аномалии продолжались около двух лет, постепенно ослабевая, и серебристые облака появились лишь к концу этого срока.

Гипотезу о вулканической природе серебристых облаков первым высказал немецкий исследователь В.Кольрауш в 1887; он считал их сконденсировавшимися парами воды, выброшенными при извержении. Иессе в 1888–1890 развил эту идею, полагая, что это не вода, а какой-то неизвестный газ (возможно, водород) был выброшен вулканом и замерз в виде мелких кристаллов. Высказывались мнения, что вулканическая пыль также играет роль в формировании серебристых облаков, поскольку служит центрами кристаллизации водяного пара.

Постепенное накопление наблюдательных данных давало факты, говорившие явно не в пользу вулканической гипотезы. Анализ световых аномалий после крупнейших вулканических извержений (Мон-Пеле, 1902; Катмаи, 1912; Кордильеры, 1932) показал, что лишь в редких случаях они сопровождались появлением серебристых облаков; скорее всего это были случайные совпадения. В настоящее время вулканическая гипотеза, которая в начале 20 в. считалась общепринятой и даже проникла в учебники метеорологии, имеет лишь историческое значение.

В 1926 мысль о связи между этими двумя явлениями была независимо высказана первым исследователем места Тунгусской катастрофы Л.А.Куликом и метеорологом Л.Апостоловым. Леонид Алексеевич Кулик подробно развил свою гипотезу, предложив вполне определенный механизм образования серебристых облаков. Он считал, что не только крупные метеориты, но и обычные метеоры, полностью разрушающиеся как раз на высотах 80–100 км, поставляют в мезосферу продукты своей возгонки, которые конденсируются затем в частицы тончайшей пыли, формирующей облака.

В последующие годы метеорную гипотезу поддерживали и развивали многие астрономы, стремясь объяснить с ее помощью наблюдаемые особенность серебристых облаков – их морфологию, широтное и временное распределение, оптические свойства и т.п. Но метеорная гипотеза в ее чистом виде с этой задачей не справилась, и с 1960 ее развитие практически прекратилось. Но роль метеорных частиц как ядер конденсации и роста кристаллов льда, составляющих серебристые облака, до сих пор остается бесспорной.

Исследовательская работа по теме "Серебристые облака". Выполнила студентка 1 курса архитектурно-строительного техникума.

Содержимое разработки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Индивидуального проект

Серебристые облака

Левченко Анастасия Юрьевна,

Планида Светлана Ивановна

преподаватель физики высшей категории

Серебристые облака и их свойства_________________________________________________4

Условия образования ____________________________________________________________7

Исследование серебристых облаков из космоса _____________________________________10

Значение наблюдения и исследования серебристых облаков___________________________11

Серебристые облака - индикаторы катаклизмов _____________________________________11

Источники информации _________________________________________________________13

Широкое освещение вопроса в научной литературе о важности исследования серебристых облаков, так как они являются своего рода индикатором сложных физико-химических и динамических процессов, протекающих в земной атмосфере на больших высотах (60-100 км),

Общий интерес со стороны ученых всего мира к теме исследования серебристых облаков;

Наличие практической потребности результатов исследования серебристых облаков;

Недостаточность исследования учеными причин происхождения серебристых облаков и связи их появлений с различными гео, гелио и космофизическими явлениями.

Исследование природы, свойств и структуры серебристых облаков.

Роль серебристых облаков как естественных индикаторов физических условий в верхней атмосфере.

предполагает, что серебристые облака состоят из кристалликов льда, образующихся в верхних слоях атмосферы в результате конденсации водяного пара.

Для серебристых облаков характерен шелковистый отлив и голубовато-белый (серебристый) цвет иногда можно наблюдать и красные и золотистые оттенки. Серебристые облака делают видимыми движения воздуха в слое, где образуются. Скорость их перемещения оценивается в 100 м/с (360 км/ч).

см. приложение №1

Диапазон высот, на которых образуются серебристые облака вообще весьма стабилен (73-95 км), но в некоторые годы он сужается до 81-85 км, а иногда расширяется до 60-118 км. Часто облачное поле состоит из нескольких, довольно узких по высоте слоев. Основной причиной свечения облаков служит рассеяние ими солнечного света, но не исключено, что некоторую роль играет и эффект люминесценции под действием ультрафиолетовых лучей Солнца.

Прозрачность серебристых облаков чрезвычайно высока: обычное облачное поле задерживает всего около 0,001% проходящего сквозь него света. Именно характер рассеяния солнечного света серебристыми облаками позволил установить, что они представляют собой скопления частиц размером 0,1-0,7 мкм. О природе этих частиц высказывались самые разные гипотезы: предполагалось, что это могут быть ледяные кристаллы, мелкие частицы вулканической пыли, кристаллы поваренной соли в ледяной "шубе", космическая пыль, частицы метеорного или кометного происхождения.

15 июня 1885 года. Темная ночь, Москва погрузилась в глубокий сон. Но в астрономической обсерватории ночь — самое оживленное рабочее время. Объективы телескопов нацелены в небо. Ведутся наблюдения за далекими мирами. Но почему так волнуется один из наблюдателей за небесными светилами — профессор В.К.Цераский? — Поразительно и очень даже странно! Что это значит, откуда эти волны? И на такой огромной высоте! — взволнованно восклицает профессор и снова приникает к окуляру. Привлеченные его возгласами, подходят другие астрономы, смотрят и тоже удивляются. Да, сомнений не было. Перед их глазами в глубине воздушного океана проплывали странные, невиданные жемчужно-серебристые и очень прозрачные облака.

Профессор видел так называемые серебристые облака. В последующие дни Цераский вместе с известным пулковским астрофизиком А.А.Белопольским, работавшем тогда в Московской обсерватории, подробно изучил серебристые облака и впервые определил их высоту, получив значения от 73 до 83 км. Десятью днями позже серебристые облака заметили эстонский астроном Э.Гартвиг, немецкий метеоролог О.Иессеи и другие. Сейчас их изучают во многих странах мира — США, Англии, Японии, Швеции. В России наблюдения ведутся более чем в 200 пунктах.

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:

Условия образования

Для образования серебристых облаков необходимы три фактора.

1.Низкая температура. При очень низком давлении, которое наблюдается в мезосфере, дед может образоваться лишь при температуре ниже -123°С. Такая низкая температура наблюдается лишь в течение нескольких недель, близких к летнему солнцестоянию. Такое удивительное, на первый взгляд, сочетание является результатом, в том числе, и глобальной циркуляции в средней атмосфере. Самая низкая температура (-160°С) отмечается на несколько километров выше, и считается, что ледяные кристаллы первоначально образуются там.

2.Водяной пар. До сих пор точно не известен источник водяного пара. Мезосфера особенно суха, но небольшие количества водяного пара могут поступать через разрывы в тропопаузе и посредством атмосферных гравитационных волн. Другим потенциальным источником предлагается считать метан, который, взаимодействия с радикалом OH, образует воду. В последние время дополнительными источниками воды могли стать ракетные выбросы.

3.Ядра конденсации. Их источник тоже проблематичен. Высказывалась гипотеза об их метеоритном происхождении. По другой теории источником может быть вулканическая пыль, тем более, что впервые серебристые облака наблюдались после извержения вулкана Кракатау в 1883 году.

Яркость серебристых облаков оценивается по 5-балльной шкале:

очень слабые серебристые облака, едва заметные на фоне сумеречного сегмента, обнаруживаются только при очень внимательном осмотре неба,

облака замечаются легко, но их яркость весьма мала,

облака хорошо заметны и резко выделяются на фоне сумерек,

яркие облака, привлекающие к себе внимание,

исключительно яркие серебристые облака.

Методы наблюдения

Наблюдения серебристых облаков различны, их организация, методика и проведение зависят от поставленных задач. Ограничен диапазон наблюдений широтами от 50 до 65 градусов. Но известны редкие случаи их наблюдения на более низких широтах – до 45 градусов. Можно выделить следующие методы наблюдений серебристых облаков:

1. Синоптические наблюдения – это систематические наблюдения сумеречного сегмента с целью установления факта наличия или отсутствия серебристых облаков, а в случае их видимости – регистрация некоторых характерных признаков.

2. Исследование структуры. Может производиться путем визуальных наблюдений, фотографирования или замедленной киносъемки. Если светосила объектива 1:2 и чувствительность пленки 130-180 единиц по ГОСТу, то хорошие снимки можно получить при экспозиции I-2 с. На снимке должны быть видны основная часть поля облаков и силуэты строений или деревьев.

3. Изучение движений серебристых облаков. Производится путем их последовательного фотографирования или замедленной киносъемки. По фотографиям после соответствующей обработки можно определить направление и скорость движения серебристых облаков в атмосфере Земли и тем самым получить характеристики ветров в мезопаузе. Здесь может понадобиться теодолит.

4. Фотографировать серебристые облака можно любым фотоаппаратом, но лучше использовать зеркальные аппараты типа "Зенит". Пленку берут высокой чувствительности. При съемке объектив открывают полностью, отметчик выдержек ставят на букву В, поскольку длительность выдержки должна быть (в зависимости от яркости облаков) 10-13 секунд. Чтобы не смазать изображение, аппарат надо прочно закрепить на устойчивой деревянной или металлической доске. В поле зрения должна быть северная часть небосвода - горизонт и земные предметы. Экспозицию надо делать тросиком, чтобы нечаянно не сдвинуть аппарат. Съемку производят каждые 15 минут, не меняя ориентировку аппарата.

5. Фотометрия и поляриметрия. Производится по фотографиям.

Наблюдать серебристые облака можно с марта по октябрь в северном полушарии и с ноября по апрель в южном полушарии. Но наиболее часто в северном полушарии их наблюдают с конца мая до середины августа (с пиком максимума в июне-июле), в южном полушарии в зимние месяцы. 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. 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 по истинной полночи). 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. Зона максимальной частоты наблюдения серебристых облаков в Северном полушарии проходит по широте 55–58°. В эту полосу попадают многие крупные города России: Москва, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Красноярск, Нижний Новгород, Новосибирск, Челябинск и др., и лишь несколько городов Северной Европы и Канады. Наблюдения серебристых облаков различны, их организация, методика и проведение зависят от поставленных задач.

Самостоятельное наблюдение

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 серебристых облаков (NLC). 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 серебристые облака, вы уже никогда не спутаете их с обычными облаками.

см. приложение №2

Исследование серебристых облаков из космоса

см. приложение №3

см. приложение №4

"Когда мы запустили спутник AIM, нашей целью были сами серебристые облака, но сейчас серебристые облака показывают, что есть некие процессы между различными слоями атмосферы, взаимодействующие на очень больших расстояниях. Дальнейшие исследования серебристых облаков приведут нас к большему пониманию о том, как же работает наша атмосфера", - заключает Д. Рассел.

У нас в стране, наблюдения серебристых облаков в течение длительного времени успешно проводились с бортов орбитальных космических станций "САЛЮТ" и "МИР".

см. приложение №5

см. приложение №6

Значение наблюдения и исследования серебристых облаков

Наблюдениям и исследованиям серебристых облаков сегодня придается большое значение. Ведь с их помощью можно получить ценную информацию о движении и составе самых высоких и разреженных слоев воздуха, а также о других физических характеристиках земной атмосферы. Иными словами, серебристые облака в данном случае играют роль естественных индикаторов физических условий в верхней атмосфере.

Наблюдения за атмосферными явлениями на планетах Марс и Венера показали, что там также образуются необычайно разреженные синие облака, очень похожие по своим особенностям на земные серебристые. Это наводит на мысль о существовании общего космического источника явления серебристых облаков на разных планетах Солнечной системы. Им, как упоминалось выше, являются ледяные кометные ядра, которые поддаются постепенному разрушению в межпланетном пространстве и поставляют в верхние слои планетных атмосфер ледяные частички, совокупность которых и создает серебристые облака планетных атмосфер.

Исследования серебристых облаков необходимы для более глубокого понимания циркуляции земной атмосферы, а также многих процессов, происходящих вне Земли, на Солнце. Возможно, что погода на Земле зависит не только от условий в тропосфере, но и от состояния более высоких слоев атмосферы. 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.

Серебристые облака - индикаторы катаклизмов.

Одной из загадок наших небес можно назвать серебристые облака, происхождение которых пока не ясно. Одна из версий — это предзнаменование для человечества

Некоторые из учёных утверждают, что прекрасные серебристые облака на самом деле есть грозное предзнаменование грядущей экологической катастрофы, они являются симптомом изменяющегося климата. Время их появления совпало с промышленной революцией, и чем дальше продвигается человечество по пути прогресса, тем больше серебристых облаков появляется в небе.

За последние 50 лет количество водяного пара в высоких слоях атмосферы значительно увеличилось, и связывает это с ростом концентрации метана, который, вступая в реакцию с кислородом, образует молекулы воды.

см. приложение №7

Во-первых: считаю, что исследования серебристых облаков необходимы для более глубокого понимания многих процессов, происходящих вне Земли, на Солнце. Возможно, что погода на Земле зависит не только от условий в тропосфере, но и от состояния более высоких слоев атмосферы.

Во-вторых: серебристые облака в силу своего граничного по отношению к атмосфере и космосу положения и наличия в них чётко различимой тонкой структуры являются удобным средством зондирования динамики процессов в самых верхних слоях атмосферы Земли.

В-четвертых: исследования серебристых облаков необходимы для более глубокого понимания циркуляции земной атмосферы, а также многих процессов, происходящих вне Земли, на Солнце.

В-пятых: 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.

В шестых: не исключено, что результаты исследования серебристых облаков могут найти применение, как это нередко случается в науке, в самых неожиданных областях человеческой деятельности.

Серебристые облака, образуясь практически на границе земной атмосферы и космоса, что в значительной мере затрудняет их исследование, по-прежнему хранят множество секретов о своей природе и происхождении.

История открытия

Первые документально зафиксированные свидетельства о наблюдении серебристых облаков можно встретить в астрономических трудах ученых из Старого Света. Эти записи датируются серединой 17 века и отличаются крайней скудостью, бессистемностью и противоречивостью фактов. Лишь летом 1885 года это странное явление привлекло внимание сразу нескольких астрономов из разных стран Северного полушария. Честь открытия необычных облаков по результатам независимых друг от друга наблюдений разделили между собой российский ученый В. К. Цераский и немецкий – Т. У. Бэкхаус. Наиболее ответственно к исследованию нового для науки явления подошел именно отечественный астроном. Он сумел определить примерное расстояние до границ проявления уникального атмосферного процесса (около 80 км) и ничтожно малую оптическую плотность этих формирований. В течение следующих трех лет серебристые облака изучал еще один немецкий ученый – Отто Йессе. Он подтвердил данные, полученные Цераским, и дал вновь открытому явлению его нынешнее название.

Общие сведения

Серебристые облака вблизи

Серебристые (ночные светящиеся, полярные мезоморфные) облака – это рекордсмены земной атмосферы, высота образования которых варьирует в пределах 70-95 км. Формирование явлений такого рода возможно только в областях стратосферы с минимальными температурными режимами, составляющими диапазон от -70 до -120°С. Время появления серебристых облаков – вечерние и предрассветные сумерки. Зональные особенности, в которых протекают процессы их образования, долгие годы обусловливали практическую невозможность получения объективных сведений об этом удивительном атмосферном феномене. К дополнительным отрицательным факторам относилась близость космоса, проникающие частицы метеорного вещества и межзвездной пыли, действие магнитных полей, различные физико-химические реакции, зависимость наблюдений от положения Земли и времени суток. К тому же, высота расположения серебристых облаков в мезосфере оказалась труднодоступной для многих современных летательных аппаратов (слишком высоко для самолетов, низко – для спутников). Сегодня в изучении и исследовании уникального явления доминируют представители геофизических и астрономических направлений в науке.

Свойства и виды

Онлайн снимок серебристых облаков со спутника AIM

Основу серебристых облаков составляют кристаллы замерзшей влаги, конденсируемой, а после формирующей ледовую оболочку вокруг микроскопических частиц (0,1-0,7 мкм) земного или космического происхождения. Этим объясняется максимальная прозрачность таких образований, задерживающих собой всего лишь тысячную долю светового потока.

Материалы по теме

Сквозь серебристые облака превосходно просматриваются звезды. Ядром кристаллов могут служить невидимые глазу фрагменты метеорного или кометного вещества, вулканическая или межпланетная пыль, замерзшие частички водяного пара. С момента открытия этого явления учеными выдвигались различные предположения по поводу его причин и происхождения. Гипотезы эволюционировали следующим образом: вулканическая (с 1887 г.), метеорная (с 1926 г.), конденсационная (с 1950 г.). Периодически появлялись и другие теории, пытавшиеся объяснить атмосферный феномен с помощью различных геофизических явлений, но они не снискали поддержки в научных кругах.

Серебристые облака имеют разнообразную структуру, исходя из чего они и классифицируются по этим признакам на несколько видов:

Флер – самая примитивная форма, характеризующаяся размытым строением и тусклым белесым свечением.
Полосы – выстраиваются небольшими параллельными или переплетающимися линиями, напоминающими струи. Бывают резко очерченными или размытыми.
Волны – визуально очень похожи на искаженную небольшой рябью поверхность воды. Делятся на 3 подвида.
Вихри – представляют скрученные кольцеобразные завихрения с темной центральной частью. По радиусу и сложности структуры различают 3 подгруппы, к последней из которых принадлежит наиболее редкое явление – облака, напоминающие разлетающееся от взрыва светящееся вещество.

Сегодня серебристые облака – это уникальные и единственные в своем роде образования, несущие важную для науки информацию о процессах, происходящих в мезопаузе. Исследования этого явления проводятся методами ракетного, лазерного и радиолокационного зондирования, давая все новые сведения о волновых атмосферных движениях, высотных ветрах и процессах, влияющих на их временные изменения.

Галерея изображений

Условия и время наблюдения

В светлые часы суток найти и рассмотреть на небе серебристые облака удастся едва ли. Их время – темное чистое небо в глубоких вечерних или предрассветных сумерках, когда земное светило опускается на 6-12° за линию горизонта. В этот период солнечные лучи перестают освещать нижние атмосферные массы, продолжая свое воздействие на разреженные верхние области: стратосферу и мезосферу. Создаваемый при таких условиях фон является оптимальным для наблюдения красот серебристых облаков. Несмотря на значительную силу ветра на больших высотах, образуемые объекты довольно статичны, что упрощает их исследование и съемку, создавая прекрасную возможность рассмотреть все детали редкого явления. Насладиться фантастическими формами и красками серебристых облаков могут жители и Южного, и Северного полушарий. Для первых это возможно в январе-феврале на 40°-65° широты, для последних – июнь-июль, 45°-70°. Наиболее возможное место появления объектов – северная часть небосвода на высоте над линией горизонта от 3 до 15 градусов.

Путешествия серебристых облаков в небе над Беларусью летом 2013 года!

Интересные факты

Первые качественные снимки серебристых облаков были получены немецким ученым Отто Йессе еще в 1887 году.

Уникальные атмосферные образования этого типа очень трудно отличить от их перистых собратьев, поэтому периодически в среде любителей небесных световых шоу в этом вопросе возникает путаница.

Для жителей России оптимальной областью наблюдения интересного явления будут широты с 55° по 58°.

В нашем полушарии изучение и исследование серебристых облаков доступно только астрономам и метеорологам из РФ, Канады и Северной Европы. Причем максимальный вклад открытий в этой сфере принадлежит не профессиональным ученым, а любителям.

Высотный диапазон, в котором протекают процессы формирования явления, необъяснимым образом способен сжиматься до 80-85 км, расширяясь после до 60-120 км.

Основной причиной красочного свечения серебристых облаков является эффект рассеивания ультрафиолетового спектра солнечных лучей.

К 2007 году специалисты НАСА разработали и запустили в действие проект AIM. Миссию составил спутник, аппаратура которого фиксирует основные процессы, происходящие в мезосфере нашей планеты. Высокоточные приборы расширили область знаний о химическом составе серебристых облаков, проведя анализ и замеры кристаллов льда, газовых молекул и частиц космической пыли.

Лекция О.С. Угольникова про серебристые облака

Начало июня — лучшее время для наблюдения за серебристыми облаками. Они находятся в мезосфере, на высоте 85 км. И, да, там есть на что посмотреть. Они похожи на волны или рябь на воде, и даже сквозь самые плотные из них видны звезды. Рассказываем, что такое серебристые облака, как и где их можно увидеть.

Что такое серебристые облака?

Серебристые облака образуются в высших слоях атмосферы — мезосфере — на высоте 80 км над поверхностью Земли. Считается, что они состоят из кристаллов льда, которые образуются на мелких частицах пыли от метеоров. Они могут образовываться только при невероятно низких температурах и при наличии воды для образования кристаллов льда.

Как они образуются?

Почему эти облака, которым требуются такие низкие температуры, образуются летом? Все из-за динамики атмосферы. На самом деле, на этой высоте в мезосфере летом у полюсов самые низкие температуры в году.

Вот как это работает: летом воздух у земли нагревается и поднимается вверх. Поскольку атмосферное давление уменьшается с высотой, поднимающийся воздух расширяется. Когда это происходит, он также остывает. Это, наряду с другими процессами в верхних слоях атмосферы, поднимает воздух еще выше, заставляя его охлаждаться еще больше. В результате температура в мезосфере может упасть до —134°C.

Поскольку облака настолько чувствительны к атмосферным температурам, они дают ученым больше информации о ветровой циркуляции, вызывающей эти температуры.

Когда впервые обнаружили серебристые облака?

Серебристые облака, как известно, впервые были обнаружены в 1885 году, через два года после извержения вулкана в Индонезии — Кракатау — в 1883 году. Остается неясным, имело ли их появление какое-либо отношение к извержению вулкана или их открытие было связано с тем, что большее количество людей наблюдали захватывающие закаты, вызванные вулканическими обломками в атмосфере.

Сегодня известно, что серебристые облака вызваны не только вулканической активностью, хотя пыль и водяной пар могут попадать в верхние слои атмосферы в результате извержений и способствовать их образованию. И, все-таки, ученые в то время предполагали, что облака были еще одним проявлением вулканического пепла. Однако после того, как пепел выпал из атмосферы, серебристые облака не исчезли. Наконец, теория о том, что облака состоят из вулканической пыли, была опровергнута Мальзевым в 1926 году.

Систематические фотографические наблюдения за облаками были организованы в 1887 году Вильгельмом Ферстером, а после — сотрудниками Берлинской обсерватории. Именно тогда высота облаков впервые определена с помощью триангуляции. Этот проект прекращен в 1896 году.

За десятилетия, прошедшие после смерти Отто Джесси в 1901 году, исследования о природе серебристых облаков практически не продвинулись. Гипотеза Вегенера о том, что они состоят из водяного льда, позже оказалась верной. Исследования ограничивались наземными наблюдениями. Ученые очень мало знали о мезосфере до 1960-х годов, когда люди начали активно осваивать и изучать космос. Тогда выяснилось, что появление облаков совпало с очень низкими температурами в мезосфере.

Позже, спутник Solar Mesosphere Explorer нанес на карту распределение облаков между 1981 и 1986 годами с помощью ультрафиолетового спектрометра.. Первое физическое подтверждение того, что водяной лед действительно является основным компонентом серебристых облаков, получено с помощью прибора HALOE на спутнике для исследования верхних слоев атмосферы в 2001 году.

В 2001 году шведский спутник Odin провел спектральный анализ облаков и составил ежедневные глобальные карты, которые выявили большие закономерности в их распределении.

Спутник AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere), который был запущен 25 апреля 2007 года, стал первым, чья работа состояла только в изучении серебристых облаков. Первые данные появились уже спустя месяц.. На изображениях, сделанных спутником, видны формы облаков, похожие на формы тропосферных облаков, что намекает на сходство в их динамике.

Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters в июне 2009 года, предполагает, что серебристые облака, наблюдавшиеся после Тунгусского события 1908 года, свидетельствуют о том, что удар был вызван кометой.

Как выглядят серебристые облака?

Серебристые облака обычно бесцветные или бледно-голубые, хотя иногда наблюдаются другие цвета, включая красный и зеленый. Характерный синий цвет возникает из-за поглощения озоном на пути солнечного света, освещающего серебристое облако. Они могут выглядеть как невыразительные полосы, но часто демонстрируют узоры — полосы, волнообразные волны и водовороты.

Как и где наблюдать серебристые облака?

Облака можно наблюдать только летом в Северном полушарии — обычно их видно в июне-июле на географических широтах от 45 до 70 градусов. При этом чаще всего явление наблюдается с середины июня до середины июля на широтах от 55 до 65 градусов.

Из-за своего высотного положения серебристые облака светятся только в ночное время, рассеивая солнечный свет, который попадает на них из-под горизонта. Днем даже на фоне чистого голубого неба эти облака не видны — для этого они слишком тонкие. Лишь глубокие сумерки и ночная тьма делают их заметными для наземного наблюдателя.

По словам астрономов, заметить серебристые облака можно каждый год, но высокой яркости они достигают не всегда. При этом наблюдать редкие облака лучше всего около полуночи над северо-западным горизонтом.

Читайте также: