Pri západe slnka môžete vidieť tie najfantastickejšie farby a bizarné obrázky. Niekedy príde na myseľ myšlienka, že ak to nakreslíte pravdivo, ľudia tomu neuveria - povedia, že sa to nedeje a že umelec zveličil realitu. Sme zvyknutí si myslieť, že toto všetko je fyzika, všetko sa vysvetľuje lomom svetla vo vrstvách atmosféry. Na oblohe sú však javy, ktoré dodnes nemajú presné vysvetlenie a ktorým sa meteorológovia, fyzici, astronómovia venujú už dlhší čas. Jedným z takýchto javov sú noctilucentné oblaky.
Nočné svietiace oblaky. Foto: mygeos.com
Nočné svietiace oblaky sú veľmi krásnym a pomerne vzácnym atmosférickým úkazom, ktorý možno v lete počas krátkych nocí v hlbokom súmraku pozorovať v zemepisných šírkach medzi 43° a 65°. Ide o najvyššie položené oblaky v zemskej atmosfére, vznikajú v mezosfére vo výške okolo 85 km a sú viditeľné len pri osvetlení slnkom nad obzorom, pričom spodné vrstvy atmosféry sú v zemskom tieni. Je celkom jednoduché rozlíšiť mezosférické oblaky od bežných nízkych troposférických oblakov: tie druhé sú viditeľné na pozadí večerného úsvitu ako tmavé a prvé ako svetlé a dokonca zdanlivo svietiace, pretože zapadajúce slnko môže „osvetliť“ len dosť „vysoké“ predmety.
Optická hustota mezosférických oblakov je zanedbateľná a hviezdy cez ne často nazerajú. Nie je prekvapujúce, že tieto oblaky sú pozorované hlavne počas najkratších nocí vo vysokých zemepisných šírkach: presne za takých podmienok, keď slnko na krátku dobu zapadá a nie ďaleko za horizontom. Je zaujímavé, že noctilucentné oblaky sa pohybujú veľmi rýchlo – ich priemerná rýchlosť je 100 metrov za sekundu.
Povaha noctilucentných oblakov nie je úplne pochopená. Nočné svietiace oblaky boli prvýkrát zaznamenané v roku 1885, dva roky po erupcii sopky Krakatoa. Popol vyvrhnutý touto sopkou vytvoril také nádherné západy slnka, že sledovanie oblohy pred západom slnka sa stalo veľmi populárnou činnosťou. Jedným z týchto pozorovateľov bol nemecký vedec T.W. Backhouse, ktorý si všimol tenké strieborné pruhy trblietajúce sa modrastým svetlom na úplne čiernej oblohe a opísal ich vo svojom článku. Súkromný docent Moskovskej univerzity Vitold Karlovich Tserasky, ktorý 12. júna 1885 pozoroval nočné svietiace oblaky, si tiež všimol, že tieto oblaky, jasne viditeľné na pozadí súmraku, sa stali úplne neviditeľnými, keď prešli za súmrakový segment oblohy. Nazval ich „nočné svietiace oblaky“. Spočiatku vedci spájali výskyt nočných svetlých oblakov so sopečným prachom, ale tento jav bol pozorovaný pomerne často bez sopečných erupcií. V.K. Tserasky spolu s astronómom z Pulkovského observatória A.A. Belopolským, ktorý v tom čase pracoval na moskovskom observatóriu, študovali noctilucentné oblaky a určovali ich výšku, ktorá sa podľa jeho pozorovaní pohybovala od 73 do 83 km. Túto hodnotu potvrdil o 3 roky neskôr nemecký meteorológ Otto Jesse.
V roku 1926 výskumník tunguzského meteoritu L.A. Kulik navrhol meteoritovo-meteoritovú hypotézu o vzniku nočných oblakov, podľa ktorej meteorické častice, ktoré vstúpili do zemskej atmosféry, sú kondenzačnými jadrami vodnej pary. Táto teória však nevysvetlila ich charakteristickú jemnú štruktúru, porovnateľnú so štruktúrou cirrových oblakov. V roku 1952 I. A. Khvostikov predložil hypotézu nazývanú kondenzačná (alebo ľadová) hypotéza, podľa ktorej majú noctilucentné oblaky štruktúru podobnú štruktúre cirrusových oblakov pozostávajúcich z ľadových kryštálov.
Nedávno NASA potvrdila teóriu o meteorickom pôvode noctilucentných oblakov. "Našli sme častice "meteorického dymu" v zložení noctilucentných oblakov. Tento objav potvrdzuje teóriu, že častice meteorického prachu sú jadrá, okolo ktorých sa tvoria kryštály noctilucentných oblakov," povedal vedec programu NASA AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere). James Russell z Hampton University.
Každý deň padne na Zem viac ako tona meteorického prachu. Väčšina tohto prachu, ktorý letí do atmosféry obrovskou rýchlosťou, úplne zhorí vo výškach 70 - 100 km a zanechá za sebou „dym“ pozostávajúci z mikroskopických častíc. Tieto častice tvoria akési kryštalizačné centrá, okolo ktorých molekuly vody vytvárajú ľadové kryštály. Ale na rozdiel od kryštálov, ktoré sa tvoria v obyčajných oblakoch, kryštály noctilucentných oblakov sú veľmi malé. Asi 10-100 krát jemnejšie ako kryštály dažďového oblaku. To vysvetľuje nezvyčajný modrastý odtieň noctilucentných oblakov, pretože malé ľadové kryštály lepšie lámu svetlo z kratších vlnových dĺžok spektra - modrej a fialovej.
V súčasnosti nie je úplne jasný charakter vzhľadu v nadmorskej výške 80 km v dostatočnom množstve vodnej pary potrebnej na tvorbu nočnej luminiscencie. V roku 2012, po 5 rokoch prevádzky satelitu AIM, bola zverejnená nová hypotéza o povahe vzhľadu vody v mezosfére, ktorá by mohla vysvetliť, prečo sa mraky objavili pred 130 rokmi a predtým neboli pozorované. Podľa tejto teórie je zdrojom tvorby vody metán, ktorým sa od konca predminulého storočia začala intenzívne obohacovať zemská atmosféra. Zvýšenie obsahu metánu v atmosfére je do značnej miery uľahčené priemyselným rozvojom ropných a plynových polí, likvidáciou domáceho a priemyselného odpadu atď. Pokiaľ ide o skleníkový efekt, metán je desaťkrát väčší ako oxid uhličitý. CO 2 je však ťažší ako vzduch, a preto sa hromadí priamo na povrchu Zeme a „využívajú“ ho aj rastliny. Metán je ľahší ako vzduch a stúpa do výšky 10-12 km. Zároveň sa časť molekúl metánu vplyvom slnečného žiarenia a vzdušného kyslíka a ozónu rozkladá na molekuly vody, ktoré vplyvom konvekčných prúdov stúpajú ešte vyššie, až do výšky 70-80 km. Tam kondenzujú na meteorickom prachu a vytvárajú noctilucentné oblaky. Vedci sa teda domnievajú, že noctilucentná oblačnosť môže byť akýmsi indikátorom nadmernej akumulácie metánu a následného globálneho otepľovania v dôsledku skleníkového efektu.
Výskum noctilucentných oblakov pokračuje. „Nočné svietiace oblaky“ alebo „polárne mezosférické oblaky“, ako sa tiež nazývajú, slúžia ako hlavný zdroj informácií o pohybe vzdušných hmôt v hornej atmosfére, čo robí ich štúdium ešte naliehavejšou a dôležitejšou úlohou. Presne to je cieľom projektu PoSSUM (Polar Suborbital Science in the Upper Mesosphere) pod vedením Jasona Reimullera. Výskumník vysvetľuje: "Myšlienkou je vytvoriť laboratórium na štúdium noctilucentných oblakov. Hovoríme o prenosnom laboratóriu, ktoré by bolo umiestnené na palube lietadla a vykonávalo by merania, ktoré potrebujeme počas suborbitálneho letu. Jeden z najdôležitejších prístrojov v toto laboratórium je laserový radar. Rozptyl laserových impulzov na molekuly ozónu, dusíka, kyslíka, argónu a oxidu uhličitého, ktoré sú v tejto nadmorskej výške veľmi zriedkavé, umožní sledovať termodynamické procesy prebiehajúce v mezosfére.“ Projekt PoSSUM zahŕňa rozprašovanie trimetylhliníka do mezosféry - a plánuje sa zaznamenávať svetelné oblaky nie z povrchu zeme, ako sa to stalo predtým v rámci projektu ATREX, ale z lietadiel vo výške asi 6,5 tisíc metrov.
Obsah článku
nočné oblaky, najvyššie oblakové útvary v zemskej atmosfére vznikajúce vo výškach 70–95 km. Nazývajú sa aj polárne mezosférické oblaky (PMC) alebo noctilucentné oblaky (NLC). Práve posledné pomenovanie, ktoré najpresnejšie zodpovedá ich vzhľadu a podmienkam ich pozorovania, je v medzinárodnej praxi akceptované ako štandard.
Nočné svietiace oblaky možno pozorovať iba v letných mesiacoch: na severnej pologuli v júni až júli, zvyčajne od polovice júna do polovice júla a len v zemepisných šírkach od 45° do 70° a vo väčšine prípadov od 55° do 65° °. Na južnej pologuli koncom decembra a v januári v zemepisných šírkach od 40° do 65°. V tomto ročnom období a v týchto zemepisných šírkach Slnko ani o polnoci neklesá veľmi hlboko pod horizont a jeho kĺzavé lúče osvetľujú stratosféru, kde sa v priemernej výške asi 83 km objavujú nočné svietiace oblaky. Spravidla sú viditeľné nízko nad obzorom, vo výške 3° až 15° na severnej časti oblohy (pre pozorovateľov severnej pologule). Pri pozornom pozorovaní si ich všimnú každý rok, no každý rok nedosahujú vysokú jasnosť.
Počas dňa, dokonca ani na pozadí jasnej modrej oblohy, tieto oblaky nie sú viditeľné: sú veľmi tenké, „éterické“. Iba hlboký súmrak a nočná tma ich robí viditeľnými pre pozemného pozorovateľa. Je pravda, že pomocou zariadení zdvihnutých do vysokých nadmorských výšok je možné tieto mraky zaznamenať počas dňa. Je ľahké vidieť úžasnú priehľadnosť noctilucentných oblakov: hviezdy sú cez ne jasne viditeľné.
Pre geofyzikov a astronómov sú noctilucentné oblaky veľmi zaujímavé. Tieto oblaky sa predsa rodia v oblasti teplotného minima, kde je atmosféra ochladzovaná na –70°C a niekedy až na –100°C. Nadmorské výšky od 50 do 150 km sú zle prebádané, keďže lietadlá a balóny nemôžu stúpať. tam a umelé satelity Zeme tam nemôžu zostať dlho. Vedci sa preto stále dohadujú o podmienkach v týchto nadmorských výškach, ako aj o povahe samotných noctilucentných oblakov, ktoré sa na rozdiel od nízkych troposférických oblakov nachádzajú v zóne aktívnej interakcie zemskej atmosféry s kozmickým priestorom. Medziplanetárny prach, meteorická hmota, nabité častice slnečného a kozmického pôvodu, magnetické polia sa neustále zúčastňujú fyzikálnych a chemických procesov prebiehajúcich vo vyšších vrstvách atmosféry. Výsledky tejto interakcie sú pozorované vo forme polárnych žiar, žiary vzduchu, meteorických javov, zmien farby a trvania súmraku. Zostáva zistiť, akú úlohu zohrávajú tieto javy pri vývoji noctilucentných oblakov.
Noctilucentná oblačnosť predstavuje v súčasnosti jediný prirodzený zdroj údajov o vetre vo vysokých nadmorských výškach a pohyboch vĺn v mezopauze, čo výrazne dopĺňa štúdium jej dynamiky ďalšími metódami, akými sú radar meteorických stôp, raketové a laserové sondovanie. Obrovské plochy a významná životnosť takýchto oblačných polí poskytujú jedinečnú možnosť priamo určiť parametre atmosférických vĺn rôznych typov a ich časový vývoj.
Kvôli geografickým črtám tohto javu sa nočné oblaky skúmajú najmä v severnej Európe, Rusku a Kanade. K tejto práci veľmi významne prispeli a prispievajú ruskí vedci a významnú úlohu zohrávajú kvalifikované pozorovania získané nadšencami vedy.
Objavenie noctilucentných oblakov.
Niektoré zmienky o nočných svietiacich oblakoch sa nachádzajú v prácach európskych vedcov zo 17. a 18. storočia, sú však kusé a nejasné. Za čas objavu noctilucentných oblakov sa považuje jún 1885, kedy si ich všimli desiatky pozorovateľov v rôznych krajinách. Za objaviteľov tohto javu sú považovaní T. Backhouse (T.W. Backhouse), ktorý ich pozoroval 8. júna v Kissingene (Nemecko), a astronóm Moskovskej univerzity Witold Karlovich Tserasky, ktorý ich objavil nezávisle a po prvý raz pozoroval na tzv. večer 12. júna (nový štýl). V nasledujúcich dňoch Tserasky spolu so slávnym pulkovským astrofyzikom A.A. Belopolským, ktorý vtedy pracoval na moskovskom observatóriu, podrobne študovali noctilucentné oblaky a prvýkrát určili ich výšku, pričom získali hodnoty od 73 do 83 km, potvrdil o 3 roky neskôr nemecký meteorológ Otto Jesse (O. Jesse).
Nočné svetielkujúce oblaky urobili na Tseraskyho veľký dojem: „Tieto oblaky jasne žiarili na nočnej oblohe čistými, bielymi, striebristými lúčmi, s jemným modrastým odtieňom, v bezprostrednej blízkosti horizontu nadobúdali žltý, zlatý odtieň. Boli prípady, keď sa objavilo svetlo, steny budov boli veľmi nápadne osvetlené a ostro vystupovali nejasne viditeľné predmety. Oblaky niekedy tvorili vrstvy alebo vrstvy, niekedy vyzerali ako rady vĺn alebo pripomínali pieskový val pokrytý vlnkami či zvlnenými nepravidelnosťami... Toto je taký brilantný jav, že je absolútne nemožné si o ňom urobiť predstavu bez nákresov a detailného popis. Niektoré dlhé, oslnivé strieborné pruhy, prechádzajúce alebo rovnobežné s horizontom, sa menia pomerne pomaly a sú také ostré, že ich možno udržať v zornom poli ďalekohľadu.“
Pozorovanie noctilucentných oblakov.
Treba mať na pamäti, že nočné svietiace oblaky možno pozorovať z povrchu Zeme iba počas hlbokého súmraku, na pozadí takmer čiernej oblohy a samozrejme bez nižšej, troposférickej oblačnosti. Je potrebné rozlíšiť oblohu súmraku od oblohy úsvitu. Úsvity sú pozorované v období raného občianskeho súmraku, kedy stred slnečného disku klesá pod horizont pozorovateľa do hĺbky 0° až 6°. Slnečné lúče zároveň osvetľujú celú hrúbku vrstiev spodnej atmosféry a spodný okraj troposférickej oblačnosti. Dawn sa vyznačuje bohatou paletou jasných farieb.
V druhej polovici občianskeho súmraku (slnečná hĺbka 3–6°) má západná časť oblohy ešte celkom jasné svitanie, no v susedných oblastiach už obloha nadobúda sýte tmavomodré a modrozelené odtiene. Oblasť najväčšieho jasu oblohy počas tohto obdobia sa nazýva segment súmraku.
Najpriaznivejšie podmienky na detekciu nočných svetlých oblakov sú vytvorené v období navigačného súmraku, keď sa Slnko ponorí pod horizont o 6–12° (na konci júna v stredných šírkach sa tak stane 1,5–2 hodiny pred skutočnou polnocou). V tomto čase zemský tieň pokrýva spodné, najhustejšie, prašné vrstvy atmosféry a osvetľujú sa len riedke vrstvy, počnúc mezosférou. Slnečné svetlo rozptýlené v mezosfére vytvára na súmrakovej oblohe slabú žiaru; Na tomto pozadí je ľahko detekovateľná žiara nočných mrakov, ktoré priťahujú pozornosť aj náhodných svedkov. Rôzni pozorovatelia definujú ich farbu ako perleťovo-striebornú s modrastým nádychom alebo modro-bielu.
Za súmraku sa farba nočných mrakov javí ako nezvyčajná. Niekedy sa zdá, že oblaky fosforeskujú. Po nich sa pohybujú sotva viditeľné tiene. Niektoré oblasti oblačného poľa sa stanú výrazne jasnejšie ako iné. Po niekoľkých minútach môžu byť susedné oblasti jasnejšie.
Napriek tomu, že rýchlosť vetra v stratosfére je 100–300 m/s, vysoká nadmorská výška nočných oblakov ich robí takmer nehybnými v zornom poli ďalekohľadu alebo kamery. Preto prvé fotografie týchto oblakov získal Jesse už v roku 1887. Niekoľko skupín výskumníkov po celom svete systematicky študuje nočné svietiace oblaky na severnej aj južnej pologuli. Štúdium noctilucentných oblakov, podobne ako iných ťažko predvídateľných prírodných javov, zahŕňa široké zapojenie nadšencov vedy. Do zbierky faktov o tomto pozoruhodnom atmosférickom fenoméne môže prispieť každý prírodovedec, bez ohľadu na jeho hlavné povolanie. Kvalitnú fotografiu nočných oblakov je možné získať pomocou jednoduchého amatérskeho fotoaparátu. Môžete napríklad použiť kameru Zenit so štandardným objektívom Helios-44; s clonou 2,8–3,5 a citlivosťou filmu 100–200 jednotiek. GOST odporúča rýchlosť uzávierky od 2–3 do 10–15 sekúnd. Je veľmi dôležité, aby sa fotoaparát počas expozície netriasol; Na tento účel je vhodné použiť spoľahlivý statív, v extrémnych prípadoch však stačí pritlačiť fotoaparát rukou k rámu okna, stromu alebo kameňu; Pri uvoľňovaní uzávierky nezabudnite použiť kábel.
Aby výsledné snímky boli nielen esteticky zaujímavé, ale mali aj vedecký význam a poskytli podklady pre následnú analýzu, je potrebné presne zaznamenať okolnosti natáčania (čas, parametre zariadení a fotografických materiálov), resp. použiť aj najjednoduchšie zariadenia: svetelné filtre, polarizačné filtre, zrkadlo na určenie rýchlosti pohybu kontrastných detailov oblakov.
Vo vzhľade majú noctilucentné oblaky určité podobnosti s vysokými cirrovými oblakmi. Na opísanie štrukturálnych foriem noctilucentných oblakov počas ich vizuálneho pozorovania bola vyvinutá medzinárodná morfologická klasifikácia:
Typ I. Fleur, najjednoduchšia, rovnomerná forma, vypĺňa priestor medzi zložitejšími, kontrastnejšími detailmi a má hmlistú štruktúru a slabú jemnú bielu žiaru s modrastým nádychom.
Typ II. Prúžky pripomínajúce úzke potôčiky, akoby ich unášali vzdušné prúdy. Často sú umiestnené v skupinách po niekoľkých, navzájom rovnobežné alebo prepletené pod miernym uhlom. Pruhy sú rozdelené do dvoch skupín – rozmazané (II-a) a ostro ohraničené (II-b).
Typ III. Vlny sú rozdelené do troch skupín. Hrebenatka (III-a) - oblasti s častým usporiadaním úzkych, ostro ohraničených paralelných pruhov, ako ľahké vlnky na hladine vody s miernym poryvom vetra. Hrebene (III-b) majú výraznejšie znaky vlnitého charakteru; vzdialenosť medzi susednými hrebeňmi je 10-20-krát väčšia ako vzdialenosť medzi hrebenatkami. Vlnové ohyby (III-c) sa vytvárajú v dôsledku zakrivenia povrchu oblakov, ktoré zaberajú iné formy (pruhy, hrebene).
Typ IV. Vortexy sú tiež rozdelené do troch skupín. Víry s malým polomerom (IV-a): od 0,1° do 0,5°, t.j. nie väčší ako lunárny disk. Ohýbajú alebo úplne krútia pruhy, hrebene a niekedy aj flairs, čím vytvárajú prstenec s tmavým priestorom v strede, ktorý pripomína mesačný kráter. Víry vo forme jednoduchého ohybu jedného alebo viacerých pruhov smerom od hlavného smeru (IV-b). Výkonné vírivé emisie „svetelnej“ hmoty preč od hlavného mraku (IV-c); Tento vzácny útvar sa vyznačuje rýchlou variabilitou svojho tvaru.
Zóna maximálnej frekvencie pozorovania noctilucentných oblakov na severnej pologuli leží na 55–58° zemepisnej šírky. Do tohto pásma spadá mnoho veľkých miest Ruska: Moskva, Jekaterinburg, Iževsk, Kazaň, Krasnojarsk, Nižný Novgorod, Novosibirsk, Čeľabinsk atď., a len niekoľko miest v severnej Európe a Kanade.
Vlastnosti a povaha noctilucentných oblakov.
Rozsah nadmorskej výšky, v ktorej sa tvoria nočné svietiace oblaky, je vo všeobecnosti pomerne stabilný (73–95 km), ale v niektorých rokoch sa zužuje na 81–85 km a niekedy sa rozširuje na 60–118 km. Oblačné pole sa často skladá z niekoľkých pomerne úzkych vrstiev. Hlavným dôvodom žiary oblakov je ich rozptyl slnečného svetla, ale je možné, že určitú úlohu zohráva aj efekt luminiscencie pod vplyvom ultrafialových lúčov zo Slnka.
Priehľadnosť noctilucentných oblakov je extrémne vysoká: typické oblačné pole blokuje len asi 0,001 % svetla, ktoré ním prechádza. Bola to povaha rozptylu slnečného svetla noctilucentnými oblakmi, ktorá umožnila zistiť, že ide o zhluky častíc s veľkosťou 0,1 až 0,7 mikrónu. O povahe týchto častíc boli vyjadrené rôzne hypotézy: predpokladalo sa, že by to mohli byť ľadové kryštály, malé častice sopečného prachu, kryštály soli v ľadovom „plášte“, kozmický prach, častice meteorického alebo kometárneho pôvodu.
Jasné noctilucentné oblaky, ktoré boli prvýkrát pozorované v rokoch 1885–1892 a predtým si ich zrejme nevšimli, naznačovali, že ich vzhľad bol spojený s nejakým silným katastrofickým procesom. Takýmto javom bola erupcia sopky Krakatoa v Indonézii 27. augusta 1883. V skutočnosti išlo o kolosálny výbuch s energiou rovnajúcou sa výbuchu dvadsiatich vodíkových bômb (20 Mt TNT). Do atmosféry bolo vyvrhnutých asi 35 miliónov ton sopečného prachu stúpajúceho do výšky 30 km a obrovská masa vodnej pary. Po výbuchu Krakatoa boli zaznamenané optické anomálie: jasné úsvity, pokles priehľadnosti atmosféry, polarizačné anomálie, Bishopov prsteň (hnedo-červená koruna okolo Slnka s vonkajším uhlovým polomerom asi 22° a šírkou 10°; obloha vo vnútri prstenca je svetlá s modrastým odtieňom). Tieto anomálie trvali asi dva roky, postupne slabli a až ku koncu tohto obdobia sa objavila nočná oblačnosť.
Hypotézu o vulkanickej povahe noctilucentných oblakov prvýkrát vyslovil nemecký bádateľ W. Kohlrausch v roku 1887; považoval ich za skondenzovanú vodnú paru uvoľnenú pri erupcii. Jesse v rokoch 1888–1890 rozvinul túto myšlienku a veril, že to nie je voda, ale nejaký neznámy plyn (pravdepodobne vodík), ktorý sopka vyvrhla a zmrazila na malé kryštály. Predpokladalo sa, že sopečný prach tiež hrá úlohu pri tvorbe nočných svetlých oblakov tým, že slúži ako zárodok pre kryštalizáciu vodnej pary.
Postupné hromadenie pozorovacích údajov poskytlo fakty, ktoré jasne hovorili proti vulkanickej hypotéze. Analýza svetelných anomálií po veľkých sopečných erupciách (Mont Pele, 1902; Katmai, 1912; Cordillera, 1932) ukázala, že len v ojedinelých prípadoch boli sprevádzané objavením sa nočných svetiel; s najväčšou pravdepodobnosťou to boli náhodné zhody okolností. V súčasnosti platí vulkanická hypotéza, ktorá na začiatku 20. stor. považovaný za všeobecne akceptovaný a dokonca preniknutý do učebníc meteorológie, má len historický význam.
So vznikom meteorickej hypotézy o vzniku noctilucentných oblakov súvisí aj grandiózny prírodný úkaz – tunguzská katastrofa 30. júna 1908. Z pohľadu pozorovateľov, medzi ktorými boli veľmi skúsení astronómovia a meteorológovia (V. Denning , F. Bush, E. Esclangon, M. Wolf, F. Arkhengold, D. O. Svyatsky atď.), sa tento jav prejavil najmä ako rôzne optické anomálie pozorované v mnohých krajinách Európy, v európskej časti Ruska a západnej Sibíri, resp. až po Krasnojarsk. Spolu s jasnými úsvitami a „bielymi nocami“, ktoré sa vyskytli na miestach, kde sa zvyčajne nevyskytujú ani koncom júna, mnohí pozorovatelia zaznamenali výskyt nočných svetiel. V roku 1908 však nikto z očitých svedkov optických anomálií a svetelných oblakov nevedel nič o tunguzskom meteorite. Informácie o ňom sa objavili v tlači až o 15 rokov neskôr.
V roku 1926 myšlienku spojenia medzi týmito dvoma javmi nezávisle vyjadrili prvý výskumník miesta katastrofy Tunguska L.A. Kulik a meteorológ L. Apostolov. Leonid Alekseevič Kulik podrobne rozvinul svoju hypotézu a navrhol veľmi špecifický mechanizmus tvorby nočných svetlých oblakov. Veril, že nielen veľké meteority, ale aj obyčajné meteory, ktoré sa úplne zrútia vo výškach 80–100 km, dodávajú svoje sublimačné produkty do mezosféry, ktoré potom kondenzujú na častice najjemnejšieho prachu, ktoré tvoria oblaky.
V roku 1930 slávny americký astronóm H. Shapley a v roku 1934 nezávisle od neho anglický meteorológ F. J. Whipple (nepliesť si s americkým astronómom F. L. Whippleom) vyslovili hypotézu, že tunguzský meteorit je jadrom malej kométy s tzv. prachový chvost. Prenikanie chvostovej hmoty do zemskej atmosféry viedlo podľa ich názoru k vzniku optických anomálií a objaveniu sa noctilucentných oblakov. Myšlienku, že príčinou optických anomálií z roku 1908 bol prechod Zeme cez oblak kozmického prachu, však vyjadril už v roku 1908 jeden z očitých svedkov „svetlých nocí“ toho obdobia, F. de Roy, ktorý, samozrejme, nevedel nič o tunguzskom meteorite.
V nasledujúcich rokoch bola hypotéza meteorov podporovaná a rozvíjaná mnohými astronómami, ktorí sa s jej pomocou snažili vysvetliť pozorované znaky nočných oblakov - ich morfológiu, zemepisnú a časovú distribúciu, optické vlastnosti atď. Ale meteorická hypotéza vo svojej čistej forme nedokázala zvládnuť túto úlohu a od roku 1960 sa jej vývoj prakticky zastavil. Ale úloha meteorických častíc ako kondenzačných jadier a rast ľadových kryštálov, ktoré tvoria noctilucentné oblaky, je stále nesporná.
Samotná hypotéza kondenzácie (ľadu) sa od roku 1917 vyvíjala samostatne, no dlho nemala dostatočné experimentálne základy. V roku 1925 nemecký geofyzik A. Wegener na základe tejto hypotézy vypočítal, že na kondenzáciu pary na ľadové kryštály vo výške 80 km by mala byť teplota vzduchu asi –100 °C; ako sa ukázalo počas raketových experimentov o 30 rokov neskôr, ukázalo sa, že Wegener je veľmi blízko pravde. Od roku 1950 bola v prácach V.A. Bronshtena, I.A. Khvostikova a ďalších vyvinutá meteorologická kondenzačná hypotéza nočných svetlých oblakov; v nej hrajú úlohu kondenzačných jadier meteorické častice, bez ktorých je tvorba kvapiek a kryštálov z pary v atmosfére mimoriadne náročná. Táto hypotéza je čiastočne založená na výsledkoch raketových experimentov, počas ktorých boli vo výškach 80–100 km zhromaždené mikroskopické pevné častice so zamrznutým ľadovým „plášťom“; keď boli rakety vypustené do zóny pozorovaných noctilucentných oblakov, počet takýchto častíc sa ukázal byť stokrát väčší ako pri absencii oblakov.
Okrem spomínaných „klasických“ hypotéz boli predložené aj iné, menej tradičné; Uvažovalo sa o spojení noctilucentných oblakov so slnečnou aktivitou, s polárnymi žiarami a s inými geofyzikálnymi javmi. Napríklad za zdroj vodnej pary v mezosfére sa považovala reakcia atmosférického kyslíka s protónmi slnečného vetra (hypotéza „slnečného dažďa“). Jedna z najnovších hypotéz spája nočné svietiace oblaky s tvorbou ozónových dier v stratosfére. Oblasť vzniku týchto oblakov sa čoraz aktívnejšie študuje v súvislosti s vesmírnym a stratosférickým transportom: na jednej strane štarty výkonných rakiet s vodíkovo-kyslíkovými motormi slúžia ako dôležitý zdroj vodnej pary v mezosfére a stimulovať tvorbu oblakov a na druhej strane výskyt oblakov v tejto oblasti spôsobuje problémy pri návrate kozmických lodí na Zem. Je potrebné vytvoriť spoľahlivú teóriu noctilucentných oblakov, ktorá umožňuje predpovedať a dokonca kontrolovať tento prírodný jav. Mnohé fakty v tejto oblasti sú však stále neúplné a protirečivé.
Vladimír Šurdín
Nočné svietiace oblaky, tvoriace sa takmer na hranici zemskej atmosféry a vesmíru, čo značne komplikuje ich štúdium, stále uchovávajú mnohé tajomstvá o ich povahe a pôvode.
Prvé zdokumentované dôkazy o pozorovaní noctilucentných oblakov možno nájsť v astronomických prácach vedcov zo Starého sveta. Tieto záznamy pochádzajú z polovice 17. storočia a vyznačujú sa extrémnym nedostatkom, nesystematičnosťou a protichodnými faktami. Až v lete roku 1885 pritiahol tento zvláštny úkaz pozornosť niekoľkých astronómov z rôznych krajín severnej pologule. O česť objaviť nezvyčajné oblaky na základe výsledkov nezávislých pozorovaní sa podelili ruský vedec V.K. Tserasky a nemecký vedec T.W. Backhouse. Práve domáci astronóm pristupoval k štúdiu nového fenoménu vo vede najzodpovednejšie. Podarilo sa mu určiť približnú vzdialenosť k hraniciam prejavu unikátneho atmosférického procesu (asi 80 km) a zanedbateľnú optickú hustotu týchto útvarov. Počas nasledujúcich troch rokov študoval nočné svietiace oblaky ďalší nemecký vedec Otto Jesse. Potvrdil údaje získané Tseraskym a dal novoobjavenému fenoménu súčasný názov.
Všeobecné informácie
Nočné svietiace (nočné svietiace, polárne mezomorfné) oblaky sú rekordmanmi zemskej atmosféry, výška ich vzniku sa pohybuje medzi 70-95 km. Vznik javov tohto druhu je možný len v oblastiach stratosféry s minimálnymi teplotnými režimami od -70 do -120°C. Čas objavenia sa noctilucentných oblakov je večer a pred súmrakom. Zónové znaky, v ktorých prebiehajú procesy ich vzniku, dlhé roky prakticky znemožňovali získať objektívne informácie o tomto úžasnom atmosférickom jave. Medzi ďalšie negatívne faktory patrila blízkosť vesmíru, prenikajúce častice meteorickej hmoty a medzihviezdneho prachu, pôsobenie magnetických polí, rôzne fyzikálne a chemické reakcie a závislosť pozorovaní od polohy Zeme a dennej doby. Navyše sa ukázalo, že nadmorská výška noctilucentných oblakov v mezosfére je pre mnohé moderné lietadlá ťažko dosiahnuteľná (príliš vysoká pre lietadlá, nízka pre satelity). Štúdiu a výskumu unikátneho javu dnes dominujú predstavitelia geofyzikálnych a astronomických smerov vo vede.
Vlastnosti a typy
Online obraz nočných svietiacich oblakov zo satelitu AIM
Základ noctilucentných oblakov tvoria kryštály zamrznutej vlhkosti, ktorá kondenzuje a následne vytvára ľadovú škrupinu okolo mikroskopických častíc (0,1-0,7 mikrónu) pozemského alebo kozmického pôvodu. To vysvetľuje maximálnu transparentnosť takýchto útvarov, ktoré blokujú len tisícinu svetelného toku.
Hviezdy sú jasne viditeľné cez noctilucentné mraky. Jadrom kryštálov môžu byť neviditeľné úlomky meteorickej alebo kometárnej hmoty, vulkanický alebo medziplanetárny prach, zamrznuté častice vodnej pary. Od objavu tohto javu vedci predložili rôzne predpoklady o jeho príčinách a pôvode. Hypotézy sa vyvíjali nasledovne: vulkanická (od roku 1887), meteorická (od roku 1926), kondenzačná (od roku 1950). Periodicky sa objavovali ďalšie teórie, ktoré sa pokúšali vysvetliť atmosférický jav pomocou rôznych geofyzikálnych javov, no vo vedeckých kruhoch nezískali podporu.
Nočné svietiace oblaky majú rôznu štruktúru, na základe ktorej sa klasifikujú podľa týchto charakteristík do niekoľkých typov:
- Fleur– najprimitívnejšia forma, vyznačujúca sa rozmazanou štruktúrou a matnou belavou žiarou.
- Pruhy– zoraďte sa do malých paralelných alebo prepletených línií, ktoré pripomínajú prúdnice. Môžu byť ostro ohraničené alebo rozmazané.
- Vlny- vizuálne veľmi podobný povrchu vody zdeformovanému malými vlnkami. Delia sa na 3 poddruhy.
- Vortexy– predstavujú skrútené prstencové víry s tmavou strednou časťou. Na základe polomeru a zložitosti konštrukcie sa rozlišujú 3 podskupiny, z ktorých posledná zahŕňa najvzácnejší jav - oblaky pripomínajúce svietiacu látku rozptyľujúcu sa z výbuchu.
Noctilucentné oblaky sú dnes jedinečné a jedinečné útvary, ktoré nesú vedecky dôležité informácie o procesoch prebiehajúcich v mezopauze. Výskum tohto javu sa uskutočňuje pomocou raketových, laserových a radarových sondovacích metód, ktoré poskytujú nové informácie o pohyboch vĺn, vysokohorských vetroch a procesoch ovplyvňujúcich ich časové zmeny.
Galéria obrázkov
Podmienky a čas pozorovania
Počas denných hodín je nepravdepodobné, že sa na oblohe nájdu a uvidia nočné svietiace mraky. Ich čas je tmavá, jasná obloha za hlbokého večera alebo pred súmrakom, keď zemská hviezda klesne 6-12° pod horizont. Počas tohto obdobia slnečné lúče prestávajú osvetľovať spodné hmoty atmosféry a pokračujú v ich dopade na vzácne horné oblasti: stratosféru a mezosféru. Pozadie vytvorené za takýchto podmienok je optimálne na pozorovanie krásy noctilucentných oblakov. Napriek značnej sile vetra vo vysokých nadmorských výškach sú vytvorené objekty dosť statické, čo uľahčuje ich štúdium a fotografovanie, čo vytvára vynikajúcu príležitosť preskúmať všetky detaily vzácneho javu. Obyvatelia južnej a severnej pologule si môžu vychutnať fantastické tvary a farby nočných mrakov. V prvom prípade je to možné v januári až februári na 40 ° - 65 ° zemepisnej šírky, v prípade druhého - jún - júl, 45 ° - 70 °. Najpravdepodobnejším miestom na objavenie sa objektov je severná časť oblohy vo výške nad horizontom od 3 do 15 stupňov.
Cesty nočných mrakov na oblohe nad Bieloruskom v lete 2013!
Prvé kvalitné fotografie nočných oblakov získal nemecký vedec Otto Jesse už v roku 1887.
Jedinečné atmosférické útvary tohto typu je veľmi ťažké odlíšiť od ich pernatých náprotivkov, takže medzi milovníkmi nebeských svetelných show v tejto otázke pravidelne vzniká zmätok.
Pre obyvateľov Ruska budú optimálnou oblasťou na pozorovanie tohto zaujímavého javu zemepisné šírky od 55° do 58°.
Na našej pologuli je štúdium a výskum noctilucentných oblakov dostupné len astronómom a meteorológom z Ruskej federácie, Kanady a severnej Európy. Navyše, maximálny prínos objavov v tejto oblasti nepatrí profesionálnym vedcom, ale amatérom.
Výškový rozsah, v ktorom sa vyskytujú procesy formovania javu, sa nevysvetliteľne môže stlačiť na 80-85 km a potom sa rozšíriť na 60-120 km.
Hlavným dôvodom farebnej žiary noctilucentných oblakov je rozptylový efekt ultrafialového spektra slnečného žiarenia.
Do roku 2007 špecialisti NASA vyvinuli a spustili projekt AIM. Misia bola tvorená satelitom, ktorého vybavenie zaznamenáva hlavné procesy prebiehajúce v mezosfére našej planéty. Vysoko presné prístroje rozšírili poznatky o chemickom zložení noctilucentných oblakov pomocou analýzy a merania ľadových kryštálov, molekúl plynu a častíc kozmického prachu.
Prednáška O.S. Ugolnikov o noctilucentných oblakoch
Výhľad z mraku
Nočné svietiace oblaky (tiež známe ako mezosférické oblaky) sú zriedkavým javom, ktorý sa zvyčajne pozoruje počas letných mesiacov v zemepisných šírkach medzi 50° a 60° (severná a južná šírka). Vyzdvihnutý ako nezávislý fenomén V.K. Tseraskym. Štúdium noctilucentných oblakov uskutočnil V.V. Šaronov.
Ako atmosférický optický jav sú nočné svietiace oblaky oblaky žiariace striebornou farbou rôznych bizarných tvarov, pozorované za súmraku. Nepozorované počas denných hodín.
Mesosférické oblaky sú najvyššie oblaky v zemskej atmosfére; vznikli v mezosfére vo výške asi 85 km a sú viditeľné iba vtedy, keď sú osvetlené slnkom nad obzorom, pričom spodné vrstvy atmosféry sú v zemskom tieni; cez deň nie sú viditeľné. Navyše, ich optická hustota je taká nepatrná, že cez ne hviezdy často hľadia. Nočné svietiace oblaky neboli úplne preskúmané. Predpokladalo sa, že pozostávajú zo sopečného alebo meteorického prachu, ale z údajov zo satelitu UARS je známe, že pozostávajú hlavne z vodného ľadu. Ide o pomerne mladý fenomén – prvýkrát boli zaznamenané v roku 1885, krátko po erupcii Krakatoa, a objavili sa špekulácie. Boli študované zo zeme a z vesmíru, ako aj raketovými sondami; sú veľmi vysoké pre stratosférické balóny. Satelit AIM, ktorý bol vypustený v apríli 2007, študuje nočné svietiace oblaky z obežnej dráhy. Je pozoruhodné, že noctilucentné oblaky sú jedným z hlavných zdrojov informácií o pohybe vzdušných hmôt v horných vrstvách atmosféry. Nočné svietiace oblaky sa vo vyšších vrstvách atmosféry pohybujú extrémne rýchlo – ich priemerná rýchlosť je asi 100 metrov za sekundu. Pomerne veľa ľudí fotí nočné svietiace oblaky. Na astronomických fórach sú sekcie, kde pozorovatelia zdieľajú svoje fotografie.
Štruktúra noctilucentných oblakov
V roku 1955 N.I. Grishin navrhol morfologickú klasifikáciu foriem noctilucentných oblakov. Neskôr sa stala medzinárodnou klasifikáciou. Kombinácia rôznych foriem noctilucentných oblakov vytvorila tieto hlavné typy:- Typ I. Fleur, najjednoduchšia, rovnomerná forma, ktorá vypĺňa priestor medzi zložitejšími, kontrastnými detailmi a má hmlistú štruktúru a slabú, jemnú bielu žiaru s modrastým nádychom.
- Typ II. Prúžky pripomínajúce úzke potôčiky, akoby ich unášali vzdušné prúdy. Často sú umiestnené v skupinách po niekoľkých, navzájom rovnobežné alebo prepletené pod miernym uhlom. Pruhy sú rozdelené do dvoch skupín – rozmazané (II-a) a ostro ohraničené (II-b).
- Typ III. Vlny sú rozdelené do troch skupín. Hrebenatka (III-a) - oblasti s častým usporiadaním úzkych, ostro ohraničených paralelných pruhov, ako ľahké vlnky na hladine vody s miernym poryvom vetra. Hrebene (III-b) majú výraznejšie znaky vlnitého charakteru; vzdialenosť medzi susednými hrebeňmi je 10-20-krát väčšia ako vzdialenosť medzi hrebenatkami. Vlnové ohyby (III-c) sa vytvárajú v dôsledku zakrivenia povrchu oblakov, ktoré zaberajú iné formy (pruhy, hrebene).
- Typ IV. Vortexy sú tiež rozdelené do troch skupín. Víry s malým polomerom (IV-a): od 0,1° do 0,5°, t.j. nie väčší ako lunárny disk. Ohýbajú alebo úplne krútia pruhy, hrebene a niekedy aj flairs, čím vytvárajú prstenec s tmavým priestorom v strede, ktorý pripomína mesačný kráter. Víry vo forme jednoduchého ohybu jedného alebo viacerých pruhov smerom od hlavného smeru (IV-b). Výkonné vírivé emisie „svetelnej“ hmoty mimo hlavnej
Nočné svietiace oblaky sú najvyššie oblakové útvary v zemskej atmosfére, vyskytujúce sa vo výškach 70-95 km. Nazývajú sa aj polárne mezosférické oblaky (PMC) alebo noctilucentné oblaky (NLC). Sú to svetlé, priesvitné oblaky, ktoré sú niekedy viditeľné proti tmavej oblohe počas letnej noci v stredných a vysokých zemepisných šírkach.
„Tieto oblaky jasne žiarili na nočnej oblohe čistými, bielymi, striebristými lúčmi s jemným modrastým odtieňom, ktorý v bezprostrednej blízkosti horizontu nadobudol žltý, zlatý odtieň“ – takto opisuje nočné svietiace oblaky Vitold Karlovich TSERASKY , ktorý ich prvýkrát pozoroval 12. júna 1885 v Moskve.
Nočné svietiace oblaky sa tvoria v horných vrstvách atmosféry vo výškach 80-90 km a sú osvetlené Slnkom, ktoré kleslo plytko pod horizont (preto ich na severnej pologuli pozorujeme v severnej časti oblohy, a na južnej pologuli - na južnej). Na ich vytvorenie je potrebná kombinácia troch faktorov: dostatočné množstvo vodnej pary; veľmi nízka teplota; prítomnosť drobných prachových častíc, na ktorých kondenzuje vodná para, ktorá sa mení na ľadové kryštály.
Počas vytvárania noctilucentných oblakov sú centrami kondenzácie vlhkosti pravdepodobne častice meteoritového prachu. Slnečné svetlo rozptýlené drobnými ľadovými kryštálmi dáva oblakom ich charakteristickú modromodrú farbu. Vďaka vysokej nadmorskej výške svietia nočné oblaky iba v noci a rozptyľujú slnečné svetlo, ktoré na ne dopadá spod obzoru. Počas dňa, dokonca ani na pozadí jasnej modrej oblohy, tieto oblaky nie sú viditeľné: sú veľmi tenké, „éterické“. Iba hlboký súmrak a nočná tma ich robí viditeľnými pre pozemného pozorovateľa. Je pravda, že pomocou zariadení zdvihnutých do vysokých nadmorských výšok je možné tieto mraky zaznamenať počas dňa. Je ľahké vidieť úžasnú priehľadnosť noctilucentných oblakov: hviezdy sú cez ne jasne viditeľné.
Nočné svietiace oblaky možno pozorovať iba v letných mesiacoch na severnej pologuli v júni až júli, zvyčajne od polovice júna do polovice júla a iba v zemepisných šírkach od 45 do 70 stupňov a vo väčšine prípadov sú častejšie viditeľné v zemepisných šírkach od 55 do 65 stupňov. Na južnej pologuli sa pozorujú koncom decembra a v januári v zemepisných šírkach od 40 do 65 stupňov. V tomto ročnom období a v týchto zemepisných šírkach Slnko ani o polnoci neklesá veľmi hlboko pod horizont a jeho kĺzavé lúče osvetľujú stratosféru, kde sa v priemernej výške asi 83 km objavujú nočné svietiace oblaky. Spravidla sú viditeľné nízko nad obzorom, vo výške 3-10 stupňov na severnej časti oblohy (pre pozorovateľov na severnej pologuli). Pri pozornom pozorovaní si ich všimnú každý rok, no každý rok nedosahujú vysokú jasnosť.
K dnešnému dňu neexistuje konsenzus vo vedeckej komunite, pokiaľ ide o pôvod noctilucentných oblakov. Skutočnosť, že tento atmosférický jav bol pozorovaný až v roku 1885, viedla mnohých vedcov k presvedčeniu, že ich vzhľad súvisí s mohutným katastrofickým procesom na Zemi – erupciou sopky Krakatoa v Indonézii 27. augusta 1883, kedy okolo 35 miliónov ton sopečného prach a obrovská masa vodnej pary. Boli vyjadrené aj ďalšie hypotézy: meteorická, človekom vytvorená, hypotéza „slnečného dažďa“ atď. Ale zatiaľ je veľa faktov v tejto oblasti neúplných a protirečivých, takže nočné oblaky sú aj naďalej vzrušujúcim problémom pre mnohých prírodovedcov.
„Astronómia pre každého“ je spoločnou sekciou ROSCOSMOS a Moskovského planetária (www.planetarium-moscow.ru). Vypovedá o slnečnej sústave a jej objektoch, astronomických javoch a zaujímavých údajoch o bezhraničnom priestore. Sledujte novinky z astronómie na oficiálnych webových stránkach a stránkach ROSCOSMOS a Moskovského planetária na všetkých populárnych sociálnych sieťach (hashtag #AstronomyForEveryone). Sme ZA popularizáciu astronómie a oživenie záujmu o vedu!
