На какой высоте образуются серебристые облака. Астрономия для всех

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.

Мезосфера (от греч. μεσο- - «средний» и σφαῖρα - «шар», «сфера») - слой атмосферы на высотах от 40-50 до 80-90 км. Характеризуется повышением температуры с высотой; максимум (порядка +50° C ) температуры расположен на высоте около 60 км, после чего температура начинает убывать до −70° или −80° C . Такое понижение температуры связано с энергичным поглощением солнечной радиации (излучения) озоном . Термин принят Географическим и геофизическим союзом в 1951 году .

Газовый состав мезосферы, как и расположенных ниже атмосферных слоев, постоянен и содержит около 80% азота и 20% кислорода .

Мезосфера отделяется от нижележащей стратосферы стратопаузой , а от вышележащей термосферы - мезопаузой . Мезопауза в основном совпадает с турбопаузой .

Примеры серебристых облаков

Серебристое облако на закате. Отражение солнечного света

Серебристы облака ночью. Отражение солнечного света.

Серебристые облака ночью. Источник света не виден, но это Солнце

Серебристые облака отражающие наземное освещение.

Серебристые облака преломляющие свет. И вряд ли это на высоте 50 км…

Серебристые облака создают впечатление «дополнительной» подсветки (фото из моего окна) Фото:

Так раскрашивалось небо этим летом (фото из моего окна).

Серебристые облака - самые высокие облачные образования в земной атмосфере, возникающие на высотах 70-95 км. Их называют также полярными мезосферными облаками (polar mesospheric clouds, PMC) или ночными светящимися облаками (noctilucent clouds, NLC). Это светлые полупрозрачные облака, которые иногда видны на фоне темного неба летней ночью в средних и высоких широтах.

«Облака эти ярко блистали на ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, с лёгким голубоватым отливом, принимая в непосредственной близости от горизонта жёлтый, золотистый оттенок» - так описывает ночные светящиеся облака Витольд Карлович ЦЕРАСКИЙ, впервые наблюдавший их 12 июня 1885 года в Москве.

Серебристые облака образуются в верхних слоях атмосферы, на высотах 80-90 км и освещаются Солнцем, неглубоко опустившимся под горизонт (поэтому в Северном полушарии они наблюдаются в северной части неба, а в Южном полушарии - в южной). Для их образования необходимо сочетание трёх факторов: достаточное количество водяного пара; очень низкая температура; наличие мельчайших пылевых частиц, на которых конденсируются пары воды, превращаясь в кристаллики льда.

При формировании серебристых облаков центрами конденсации влаги, вероятно, служат частицы метеоритной пыли. Солнечный свет, рассеянный крошечными кристаллами льда, дает облакам их характерный голубовато-синий цвет. 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: 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.

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 градусов, причем в большинстве случаев они чаще видны на широтах от 55 до 65 градусов. В Южном полушарии их наблюдают в конце декабря и в январе на широтах от 40 до 65 градусов. 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 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.

До настоящего времени в научном сообществе нет единого мнения относительно происхождения серебристых облаков. Тот факт, что это атмосферное явление не наблюдалось до 1885 г., многих учёных привел к мысли, что их появление связано с мощным катастрофическим процессом на Земле - извержением вулкана Кракатау в Индонезии 27 августа 1883 г., когда в атмосферу было выброшено около 35 млн тонн вулканической пыли и огромная масса водяного пара. Высказывались и другие гипотезы: метеорная, техногенная, гипотеза о «солнечном дожде» и т.п. Но до сих пор многие факты в этой области неполны и противоречивы, поэтому серебристые облака продолжают оставаться волнующей проблемой для многих естествоиспытателей.

«Астрономия для всех» совместная рубрика РОСКОСМОСА и Московского планетария (www.planetarium-moscow.ru). В ней рассказывается о Солнечной системе и её объектах, астрономических явлениях и интересных данных о безграничном космосе. Следите за астроновостями на официальных сайтах и страницах РОСКОСМОСА и Московского планетария во всех популярных социальных сетях (хэштег #АстрономияДляВсех). Мы ЗА популяризацию астрономии и возрождение интереса к науке!

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.

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 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