В средних широтах северного полушария Земли с конца мая начинается сезон серебристых облаков. Бросив ночью взгляд на северный сумеречный горизонт, есть вероятность увидеть светопреставление в исполнении тонкой флуоресцирующей вязи сверхвысотных облаков, образующихся почти на границе земной атмосферы с космосом. По красоте это явление не уступает полярному сиянию!
Начинать наблюдения можно через 45-60 минут после захода Солнца, когда оно достаточно опустится ниже горизонта. Если в сумерках вы увидите яркие голубовато-белые волны/перья/нити/гребни/струи/завихрения, раскинувшиеся на северной части неба, то скорее всего это серебристые облака. Надо заметить, что облака появляются не каждую ночь - все зависит от метеоусловий в верхней части атмосферы: там, как и ближе к поверхности, может быть ясно, малооблачно или облачно...
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 наблюдают теперь каждый год в летние месяцы?
На сегодняшний день ученые пришли к мнению, что точкой отчета процесса образования серебристых облаков следует считать два мощных вулканических извержения, произошедших в 1883 году - в августе взрывное извержение вулкана Кракатау в Индонезийском архипелаге, выбросившем в атмосферу огромное количество пыли и водяного пара, и в октябре - крупное извержение вулкана Августин на юге Аляски. В результате конвективных потоков вся эта масса аэрозольных частиц постепенно поднялась высоко в атмосферу в полярных широтах.
Серебристые облака наблюдаются чаще всего в полосе от 43° до 70° северной широты. Период наибольшей частоты проявления серебристых облаков для средних широт России длится с июня по июль. Этот период характеризуется устойчивыми продолжительными появлениями обширных полей серебристых облаков, площади которых, иногда достигают нескольких миллионов квадратных километров.
Но уже с конца мая можно начать патрулировать северный сегмент неба, чтобы не пропустить момент первого их появления. К тому же это не только красивое зрелище, серебристые облака дают ученым подсказки о том, что происходит в верхних слоях атмосферы Земли, и как деятельность человека влияет на нашу планету.
Для изучения этого феномена NASA даже запустило в апреле 2007 года в космос спутник AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere - Аэрономия льда в мезосфере).
В 2012 году, на основании данных полученных со спутника AIM, была опубликована новая гипотеза о природе появления серебристых облаков, которая смогла объяснить, почему облака появились 130 лет назад, и до этого не наблюдались. Все дело в изменении климата. Наиболее вероятным механизмом появления кристаллов льда на высотах 70—90 км над уровнем моря является высокая концентрация метана в атмосфере Земли. Он поступает со свалок, нефтегазовой промышленности, сельскохозяйственной деятельности и добычи угля. Как показали исследования метан (один из парниковых газов) увеличивает содержание воды в верхних слоях атмосферы. Этот лёгкий газ за счёт конвективных потоков может подниматься на высоты до 80 км, и в результате сложных серии окислительных реакций образует там водяной пар. Этот водяной пар, взаимодействуя с метеорной и вулканической пылью (застрявшей на этих высотах), превращается в кристаллы льда. Небольшой размер этих кристаллов льда объясняет голубоватый отлив облаков.
26 января 2018 года NASA запустило небольшую суборбитальную геофизическую ракету, которая взорвала канистру с 220 литрами воды на высоте 85 км, создав условия для формирования серебристых облаков. Эксперимент был назван Super Soaker (в честь производителей водяных пистолетов), и он должен был подтвердить гипотезу о том, что появление серебристых облаков может быть связано с охлаждением атмосферы. Спустя несколько секунд после распыления наземный лидар зафиксировал увеличение отраженного сигнала, говорящее о формировании небольшого серебристого облака, намеренно созданного человеком. Эксперимент наглядно показал, водяной пар в верхних слоях атмосферы Земли резко снижает температуру окружающей среды и вызывает яркие сияющие облака.
Таким образом, для появления серебристых облаков помимо наличия ядер конденсации (метеорной или вулканической пыли), необходимо повышение влажности в мезосфере, которая приведет к снижению температуры в мезопаузе до температуры -120°...-140° - все эти факторы сходятся в июне-июле, когда летние клочья водяного пара поднимаются в верхнюю часть атмосферы Земли.
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.
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 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.
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.
Для геофизиков и астрономов серебристые облака представляют большой интерес. Ведь эти облака рождаются в области температурного минимума. 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.
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.