The analysis of optical phenomena in the Earth atmosphere, which took place in summer 1908, shows that the origin of the noted phenomena may be explained both by the presence of powerful noctilucent clouds, initiated by an explosion of the Tungus object, and the volcanic activity in 1907-1908.

Введение

Интерес к проблеме Тунгусского явления 30 июня 1908 г., несмотря на значительное время прошедшее с момента взрыва, по-прежнему велик. В настоящее время существует несколько взаимоисключающих механизмов, каждый из которых дает разумное объяснение той или иной группе фактов, относящихся к этому событию.

Среди гипотез наиболее подробно разработаны кометная и метеоритная. Предпочтение в последнее время отдается кометной гипотезе. Считается, что полет и разрушение в атмосфере Земли ядра небольшой кометы объясняет отсутствие кратера и крупных фракций метеоритного вещества, характерные разрушения леса в районе взрыва, а также весь комплекс оптических явлений в земной атмосфере, имевших место при падении Тунгусского тела и охвативших значительную территорию России и Западной Европы.

В данной работе дается анализ выводов, опубликованных ранее [13] по комплексу оптических атмосферных явлений в период с 21 июня до середины июля 1908 г., и показано, что они могут быть объяснены без привлечения кометной гипотезы. Предлагается механизм образования аномалий за счет мощного поля серебристых облаков, инициированного высотным взрывом Тунгусского тела.

Неоднократные высказывания в литературе о природе оптических аномалий 1908 г. и их связи с Тунгусским явлением носили весьма противоречивый характер. Уже в 1908 г. был высказан ряд предположений, касающихся оптических явлений. Так В.Креббс и А.Штенцель [28,27] указывали на их вулканическое происхождение, связывая данное событие с аналогичными явлениями, наблюдавшимися после извержения вулканов Кракатау 1883 г.и Мон-Пеле 1902 г.. Вместе с тем У.Ф.Деннинг высказал сомнение относительно какой либо связи необычных зорь лета 1908 г. с вулканической активностью, указав на космический характер их природы [22]. Сторонники другой точки зрения Г. Шварц и В.Шредер [26] связывали аномалии с яркими серебристыми облаками, максимум появления которых в средних широтах северного полушария приходится на время летнего солнцестояния. Наибольшую популярность получила гипотеза, в которой оптические аномалии явились следствием вторжения кометного вещества в атмосферу Земли. Впервые высказанная Ф.У.Уипплом, она впоследствии была обстоятельно разработана В.Г.Фесенковым [17].

Одним из основных аргументов в пользу кометной гипотезы считают различные атмосферные аномалии, охватившие Западную Европу и Среднюю Россию летом 1908 г.

К их числу относят:
• Яркие, пестрые сумерки, сопровождавшие заход Солнца.
• Ночное свечение атмосферы.
• Яркие серебристые облака.
• Дневные оптические эффекты.

Большая работа по сбору и обработке материалов наблюдений оптических аномалий 1908 г., выполненная И.Т.Зоткиным, Н.В.Васильевым, Н.П.Фаст и др., позволила достаточно точно определить границу их видимости [7,3]. По широтному интервалу они охватили территорию от 41^o до 60^o северной широты. При этом их северный край был ограничен белыми ночами, а весьма прошел по линии Бордо - Ташкент. По долготе граница прошла от западных берегов Атлантики 6,5^o з.д. до Красноярска 92,9^o в.д., помимо этого имеются сообщения о проявлении ночных и дневных аномалий в Калифорнии с 27 июня по начало сентября [20]. В Западной Европе были районы, где в основном из-за метеоусловий они не наблюдались: Испания, Греция, Швейцария, Румыния. По нашим оценкам аномалии проявились на площади 10 - 13 млн.км².

Согласно расчетам В.Г.Фесенкова [18], выполненным для облака космической пыли, явившегося составной частью кометного хвоста, направленного от Солнца, аномалии должны были проявиться восточнее Каспийского моря, в крайнем случае Кавказа. Западная Европа оставалась вне пределов их досягаемости. Вместе с тем, именно там, по сообщению очевидцев, они проявились наиболее ярко. Расчеты В.Г. Фесенкова, как он указывал сам, не учитывали ветровой режим в области задержки космической пыли в метеорной зоне. Надо отметить, что все оценки по распространению оптических аномалий не затрагивали данного вопроса ввиду его малой изученности. Современные представления о динамике верхней атмосферы, и в частности о метеорной зоне в средних широтах, основанные на данных метода радиометеорного зондирования, указывают наличие, в июне - июле, западных ветров со скоростью от 15 до 30 м/с[8,10,11].Тем самым кометное вещество, попавшее в эту область земной атмосферы, переместится через сутки в район Курильских островов и Камчатки, где как известно, оптические аномалии не наблюдались. Кроме того, необходимо принять во внимание, что размер комы равен 10⁶ км [25].При скорости V = 30 км/с, проникновение ее вещества в атмосферу Земли, должно начаться за 1 - 2 дня до падения ядра кометы. Вследствие суточного вращения ее вещество достаточно равномерно распределится по всей поверхности атмосферы.

При изучении материалов наблюдений обращает на себя внимание факт развития отдельных явлений на совершенно различных высотах в атмосфере Земли в одно и то же время. Анализ ситуации, возникшей в атмосфере около 30 июня, показывает наличие возмущений в тропосфере, нижней стратосфере (20 - 25 км) и мезосфере (75 - 100 км). Именно этот факт взаимосвязи всех происходящих явлений пытались объяснить исследователи оптических аномалий [4]. Второй факт, вызывающий сомнение относительно прямой связи с вторжением Тунгусского тела, это развитие оптических аномалий до падения метеорита. В.Г.Фесенков указал, что их причиной можно считать летний максимум появления серебристых облаков. Летом 1908 г. первые случаи их появления отмечены 21 - 23 июня, 29 июня их количество возросло до 9, а 30 июня превысило 100. Таким образом, изменения в атмосфере вызванные вторжением Тунгусского тела, происходили на фоне ранее существовавших ночных оптических явлений.

Общий характер аномалий выразился необычной ярко-красной окраской сумеречного сегмента, значительным увеличением продолжительности сумерек, в северных районах длившихся всю ночь, периодическим изменением их яркости, носившим иногда пульсирующий характер, сравнимый с полярными сияниями. Спектральные наблюдения, выполненные М.Вольфом, Штрюком и др. [24] не выявили каких-либо заметных эмиссий, тем более яркость полярных сияний в этот период значительно уступает яркости сумеречного сегмента. Интенсивная окраска сегмента вносила сильные искажения в цвет серебристых облаков, которые повсеместно близ горизонта имели буро-красные тона. Если отвлечься от хода яркости сумерек и проанализировать их цветовые характеристики с точки зрения теории сумерек [12], то можно заключить, что столь значительные изменения в окраске, в первой половине ночи, обуславливались наличием рассеивающего слоя на высоте 20 - 25 км севернее Западной Европы. Этот слой имел достаточно неоднородную структуру, т.к. в сравнительно близких районах наблюдались различные картины сумерек.

В дневных эффектах запыленность нижней атмосферы выразилась в появлении ярких гало, кольцах Бишопа вокруг Солнца, нарушении поляризационных свойств атмосферы и общего ослабления ее прозрачности. На основе данных о помутнении атмосферы, полученных в Калифорнии Ч. Абботом летом 1908 г., В.Г.Фесенков вычислил размер пылевых частиц r = 1,0 мк [19]. Для образования колец Бишопа, согласно расчетам Г.Ван де Хюлста [2], радиус рассеивающих частиц должен быть r = 0,6 мк. Вместе с тем размер частиц, присутствующих в кометном хвосте, ориентированном от Солнца, не может превышать 0,1 мк. т.е. частицы кометного хвоста и стратосферный аэрозоль лета 1908 г. не идентифицируются. Кроме того следует заметить, что оседание космических частиц r ~ 1,0 мк на поверхность Земли с высоты 80 км будет происходить не менее 3-4 лет [1]. Данные выводы находятся в полном противоречии с возможностью проникновения кометного вещества на высоту 20-25 км в течение нескольких часов после падения Тунгусского тела.

Принимая во внимание характер перечисленных явлений, как правило, сопровождающих вулканические извержения, естественнее согласиться с выводами В.Креббса относительно вулканической природы аномалий. Действительно, в 1908 г. зарегистрировано 22 извержения, 5 из которых явились достаточно крупными и сопровождались выбросом в атмосферу значительных масс мелкодисперсного андезита. Общий объем выброшенного вещества составил не менее 10³ км³ . Наиболее крупными извержениями были следующие:

Матавану (о-ва Самоа) 1905-1911 гг.
Сопутан (Индонезия) 1908 г., 8-9 июня.
Санта-Мария (Гватемала) 1906-1911 гг.
Ксудач (Камчатка) 1907 г.
Акутан (Алеутские о-ва) 1907-1908 гг.

Наиболее полные сведения о возникновении оптических аномалий после извержений 1907-1908 гг.имеются лишь по вулкану Ксудач, где после выброса 3 км³ вулканического пепла, произошло его выпадение на расстоянии более 1000 км в северо-западном направлении. Сумеречные аномалии, связанные с этим извержением, продолжались вплоть до 1909 г. [6]. Непосредственным проявлением вулканической активности 1908 г. в Западной Европе явилось выпадение вулканического пепла в январе в окрестностях Берлина, вызванное извержением вулкана Акутан на Зондском архипелаге [29].

Значительное запыление сумеречного слоя вулканическим аэрозолем привело к нарушению хода яркости сумерек и к изменению окраски зоревого сегмента. Поскольку преобладало рассеяние на сравнительно крупных частицах r = 0,5 - 1,0 мк, то наиболее интенсивно это нарушение выразилось в длинноволновой части спектра. При погружении Солнца под горизонт на -5-10^o резко возросла роль вторичного рассеяния, что отразилось на яркости неба в целом.

Изучая литературу по оптическим аномалиям 1908 г., удалось найти лишь одну экспериментальную работу дающую оценку уровня освещенности летом 1908 г. [16]. Исследуя суточную активность птиц (вида Larus ridibundus), М.А.Тарасов оценивает освещенность в 220-500 люкс. Однако данная оценка не согласуется с наблюдениями очевидцев, указывающих на признаки наблюдаемые только при более низком уровне освещенности ~ 10 люкс. Анализируя материал по оптическим аномалиям лета 1908 г., автору удалось выявить 19 признаков, на основании которых можно достоверно вычислить величину освещенности не менее чем в 60 пунктах наблюдения. Летом 1980-1981 гг. была выполнена экспериментальная работа по оценке уровня освещенности для десяти наиболее характерных признаков. Для каждого определялся верхний и нижний предел замечаемости в диапазоне от 0,025-350 люкс.

Из материалов, представленных в литературе [4,7], удалось выбрать 64 пункта, расположенных в Западной Европе и России, где точно установлен характер наблюдаемого явления. На момент наблюдений 30 июня 1908 г., для каждого пункта определялась глубина погружения Солнца под горизонт, затем по таблицам В.В.Шаронова и Н.Н.Калитина [21,9] определялся естественный уровень освещенности и сравнивался с наблюдаемым. При этом ошибка в оценке может достигать ~ 10%. В большинстве пунктов расчетная величина составляла Ет = 0,01-0,001 лк, а наблюдаемая Ен = 0,1-8,0 лк. В процессе обработки материалов выявился ряд пунктов, где превышение над естественным фоном (Е) было максимальным.

Пункт	широта	долгота	Е
Гейдельберг	49,4	8,5	8000
Монс	50,6	4,0	4500
Остгросефен	53,5	7,1	350
Бордо	44,8	0,7	280
Быштынек	54,1	20,1	350
Мантурово	51,5	37,0	500
Тирасполь	46,7	29,6	350
Краков	50,1	20,0	700
С.Дубосары	47,7	29,0	~1000

По результатам анализа удалось установить, что область максимального проявления аномалий совпала с зоной максимальной видимости серебристых облаков в северном полушарии, при этом уровень освещенности составил Е = 0,2 - 5 люкс, что превысило естественный фон в 10-8000 раз. Этот же порядок величин получается по оценке северной границы аномалий, где в это время наблюдались белые ночи, а максимальная глубина погружения Солнца под горизонт равнялась 6^o , т.е. верхний предел естественной освещенности составлял Е = 5-7 люкс. Фактически данный уровень освещенности отвечал всем видам световых аномалий, наблюдавшихся ночью 30 июня 1908 г.

Особый интерес в изучении аномальных ночей представляло повсеместное наблюдение серебристых облаков, образовавшихся в пограничном слое атмосферы на высотах 75-95 км. Как правило, они появляются в летнее время в интервале погружения Солнца под горизонт -3-16^o , на широтах v = 45-70^o. Максимальная частота их появления приходится на конец июня, начало июля. Как и все остальные аномалии, серебристые облака появились еще до падения Тунгусского метеорита. 27 июня они наблюдались в Красноярске, 28-29 июня в Москве и Швеции, последующие появления над Западной Европой и Россией пришлись на 30 июня - 1 июля. Проведя тщательный анализ материалов по оптическим аномалиям 1908 г. [7,4], автор пришел к выводу что в этот период их наблюдали по меньшей мере в 42 пунктах в интервалах v = 44,8^o-59,l^o = 2,4^o з.д.-46,1^o в.д. по долготе. При этом одной из особенностей данного появления является наличие развитых морфологических структур с волновыми образованиями L = 3 - 300 км, характеризующими наиболее активные периоды появления серебристых облаков. Принимая во внимание оптимальную высоту их нахождения над горизонтом 10^o, нетрудно убедиться, что область их замечаемости из каждого пункта будет определяться радиусом 400-500 км, геометрическая граница их видимости в зоне сумеречного сегмента (h = 1-90^o) равнялась не менее 1100 км, т.е. они наблюдались во всей зоне оптических аномалий.

В южных пунктах, таких как Бордо, Тирасполь, Одесса и др., где ночная освещенность была значительно ниже, чем в Северной Европе (Е = 0,1-0,35 лк), и серебристые облака, как правило не наблюдались, их вклад выразился во влияние на вторичное рассеяние сильно запыленной атмосферы.

Наземные и космические наблюдения серебристых облаков указывают на глобальный характер их распределения в северном полушарии близ эпохи максимума. Трудно найти какой-либо иной механизм, более полно объясняющий резкие границы оптических аномалий в средних широтах, чем поле серебристых облаков площадью 10 - 15 млн. км².

Современное представление об их природе связывается с процессом конденсации в мезопаузе, где как известно, летом наблюдается глубокий температурный минимум. Как показано в работах [5,15], формирование морфологических структур серебристых облаков имеет тесную взаимосвязь с акустико-гравитационными (АГВ) и внутренними гравитационными волнами (ВГВ). Причиной их генерации могут быть как гефизические, так и космические источники. Обычно яркие, развитые поля облаков формируются в отдельных зонах ВГВ, имеющих период Т = 30-60 мин., что создает эффект периодических пульсаций яркости сумеречного сегмента, возникающий вследствие характерного перемещения облачных полей с востока на запад. Именно это явление описывал 30 июня наблюдатель из Россшира. [23].

Определенную роль в формировании обширного поля серебристых облаков 30 июня 1908 г., по нашему мнению, мог сыграть взрыв Тунгусского тела, произошедший на высоте 7-10 км с энергией 10⁶ эрг и ставший источником внутренних гравитационных волн в атмосфере Земли. Допустимо, что именно они послужили дополнительным источником охлаждения мезопаузы над Европой и Западной Россией, где в это время существовали естественные условия для формирования серебристых облаков. Аналогичный результат дает сопоставление атмосферных ядерных взрывов с регистрацией случаев появления серебристых облаков в 1957-1958 гг.

• Из-за действия светового давления хвост кометы будет направлен от Солнца, т.е. взамодействие кометного вещества с атмосферой Земли произойдет значительно раньше влета самого ядра. Приняв во внимание размер комы, равный 10⁶ км, можно убедиться , что оптические аномалии должны были развиться до падения Тунгусского метеорита на значительно большей территории.
• Современное представление о ветровом режиме в области задержки космической пыли, в средних широтах северного полушария, показывает наличие западных ветров со скоростью V = 15-30 м/с , т.е. аномалии прежде всего должны были проявиться восточнее места падения, чего фактически не наблюдалось.
• Сумеречные явления происшедшие 30 июня после захода Солнца ("пестрые зори") в Западной Европе и Западной России не могут быть отнесены к падению Тунгусского метеорита, т.к. их формирование происходит в слоях атмосферы до 25 км, куда в течение нескольких часов кометное вещество проникнуть не могло.
• Дневные наблюдения ярких гало, поляризационных эффектов, а также наблюдения изменения прозрачности атмосферы в Калифорнии свидетельствуют о наличии в нижней атмосфере крупных пылевых частиц (l = 0,6-1,0 мк). Учитывая характер вулканической активности 1908 г., проявившийся в выпадении вулканического пепла под Берлином, естественнее предположить их земное, а не кометное происхождение.
• Анализ 64 сообщений очевидцев, наблюдавших оптические аномалии в Европе и Западной России, дает уровень освещенности Е = 0,2-5 лк. Тот же результат (Е = 5-7 лк) получен из оценок северной границы аномалий, где наблюдались белые ночи. Область их распространения (10-13 км²) практически полностью совпала с областью появления серебристых облаков, максимум активности которых в северном полушарии приходится на конец июня - начало июля. Автор считает, что последние сыграли основную в формировании ночных аномалий 1908 г., тем более что вклад ярких серебристых облаков, заполняющих заревой сегмент, в уровень освещенности соответствует величине световых аномалий.
• Условия образования серебристых облаков тесно связаны с распространением внутренних гравитационных волн, одной из причин возникновения которых являются высотные взрывы больших мощностей. Подтверждение этому получено из сопоставления атмосферных ядерных взрывов с регистрацией случаев появления серебристых облаков в 1957-1958 г. По мнению автора, взрыв Тунгусского тела в атмосфере Земли, ставший источником внутренних гравитационных волн, дополнительно генерировал образование серебристых облаков над Евразией, где уже существовали условия для их образования.

1. Астапович И.С..Метеорная материя в атмосфере Земли. М.: Физматгиз., 1958. С.567-568

2. Ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами.М.: ИЛ. 1961. С.491-492

3. Васильев Н.В., Фаст Н.П..Границы оптических аномалий лета 1908 г. // Вопросы метеоритики, Томск : Изд-во Томского универ. 1976. С.112-131.

4. Васильев Н.В., Журавлев В.К. Ковалевский А.Ф. и др. Ночные светящиеся облака и оптические аномалии, связанные с падением Тунгусского метеорита. М.: Наука, 1965.

5. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере., М.: Мир, 1978. С.469-472.

6 . Гущенко И.И..Извержение вулканов мира., М.: Наука 1979, С.294-306.

7 . Зоткин И.Т. Об аномальных оптических явлениях в атмосфере Земли связанных с падением Тунгусского метеорита.// Метеоритика.1961. 20 Вып. С.40-53.

8 . Кальченко Б.В., Лизогуб В.В., Лысенко И.А. и др..Режим ветра на высотах 90-100 км по данным координированных радиометеорных наблюдений в Обнинске, Казани и Харькове в 1982 г. М.: МГК АН СССР, 1984. С.5-15.

9 . Калитин Н.Н. Актинометрия. М.: Гидрометеоиздат, 1938. С.78-79.

10. Портнягин Ю.И., Шпренгер К., Лысенко И.А. и др., Измерение ветра на высотах 90-100 км наземными методами. М.: Гидрометеоиздат, 1978. С.99-103.

11 .Ракипова Л.Р., Ефимова Л.К.. Динамика верхних слоев атмосферы. М.: Гидрометеоиздат, 1975. С. 101-103

12. Розенберг Г.В. Сумерки. М.: Физматгиз., 1963. С.256-276.

13. Ромейко В.А. Об оптических аномалиях сопровождавших Тунгусское явление. // Астрон. циркуляр, 1982. # 1206. С.3-4

14. Ромейко.В.А., Лукин А.Н., Курбанов К.А. и др., Результаты сумеречного зондирования в эпохи появления серебристых облаков в июне-июле 1969 г. // Астрон. вестн. 1974. Т8. # 4. С.253-256.

15. Ромейко В. А., Портнягин Ю.И., Казанников А.М. Определение параметров нерегулярных движений по наблюдениям серебристых облаков. // Труды Института экспериментальной метеорологии, 1979. Вып.9 (85). С.18-29.

16. Тарасов М.А. Суточная активность птиц как показатель аномального свечения неба в 1908 г. //Вопросы метеоритики. Томск, 1976. С.143-148.

17. Фесенков В.Г. О кометной природе Тунгусского метеорита. // Астрон. журн.1961. 38. Вып.4. С.577-592

18. Фесенков В.Г. Тунгусское падение и связанные с ним проблемы. // Метеоритика. 1968. Вып.28. С.107-113.

19. Фесенков В.Г. Помутнение атмосферы, произведенное падением Тунгусского метеорита.// Метеоритика. 1949. Вып.6. С.8-12

20. Фесенков В.Г. Зодиакальный свет // Историко-астроном. исследования. М.: Наука, 1980. Вып. 15. С.124.

21. Шаронов В.В. Таблицы для расчета природной освещенности видимости. М.: Изд-во АН СССР, 1945.

22. Denning W.F. The sky glows.// Nature, 1908. V.78. N 2020. P.247.

23. Engelheart G. Times, 1930. XII. P.15.

24. Wolf M. Uber die Lichterscheinungen am Nachthimmel aus dem Anfang des Juli.// Astron. Nachr., 1908. V.178. P. 298.

25. Whipple F.L., Huebner W.F. Annual Review Astron. and Astrophys. 1976. V.14. P.143.

26. Schroder W. Untersuchungen zur Tunguska Katastrophe und den hochatmospharischen Erhellungen von 30 Juni 1908. // "Zeitschr.Geophys" , 1972.V. 38, # 1,P. 179-182

27. Stentzel A. Die Dammerungsanomalien im Sommer 1908.// Meteorol. Zeitscr., 1909.Oktober. S.437.

28. Krebbs W. Die Lichterscheinungen am Nacnthimmel des 30. Juni 1908.// Des Weltall, 1908, 9 Jahrgang, Heft 1, S.9.

29. Krebbs W. Photographien der Nachtdammerung des 30 Juni 1908 und einer Bishopschen Aureole. // Meteorolog. Zeitschr.,1910, B 27,S.90