назад [ ] [] [] [] [] [] далее


ТЕОРИЯ


В настоящее время считается общепризнанным, что серебристые облака состоят из кристалликов льда, которые возникли в результате конденсации паров воды на мельчайших пылинках космического происхождения. Прежде рассмотрим, какие условия необходимы для образования облаков в атмосфере Земли. Нас интересуют облака не пылевой природы (т.е. мы не будем рассматривать вулканические облака состоящие из пепла, и пылевые бури).

Первым необходимым фактором для образования облаков является наличие водяного пара, а точнее некого физического состояния пара. Его парциальное давление должно превышать упругость насыщения. Упругость насыщения находится в строгой зависимости от температуры: при понижении температуры окружающей среды, она падает. Теперь становится ясным, что вторым фактором, участвующим в формировании высотных облаков, является наличие достаточно низкой температуры для осуществления процесса конденсации. Процесс конденсации ускоряется при наличии ядер конденсации, то есть твердых, чаще всего, пылевых частиц плавающих в атмосфере, или как их называют специалисты - аэрозолей. Для более полного понимания явлений происходящих в атмосфере Земли, обратимся к ее строению.

Принято делить атмосферу по целому ряду признаков: по температуре, по составу, по физическим процессам участвующим на тех или иных высотах. Мы отдадим предпочтение температурному признаку, как наиболее доминирующему по всей толщине атмосферы.
Нижний, погодный слой принято называть - тропосферой. Здесь сосредоточено почти 90% всей массы земного воздуха, здесь же происходит активное перемещение воздушных масс, формируются все основные виды облачности. Характерной особенностью тропосферы является падение температуры с высотой в среднем на 6°, на каждые 1000 метров (отрицательный градиент температуры). Область минимальной температуры, находящейся над тропосферой на высоте 20 км называют - тропопаузой. В среднем ее температура равна -60° С. В этом слое на высоте около 22 км редко можно наблюдать так называемые перламутровые облака. Далее простирается стратосфера. До высоты 50 км наблюдается незначительное повышение температуры до -40°С (положительный градиент температуры) а затем ее постепенный спад. Этот процесс в основном обусловлен распадом молекулярного кислорода и образованием молекул озона. Озон, с одной стороны выполняет роль накопителя солнечной энергии, а с другой надежно предохраняет живые клетки от пагубного действия ультрафиолетового излучения Солнца. На высоте около 80 км (особенно в средних широтах) температура достигает наиболее низких значений в земной атмосфере -96°-130° С. Здесь располагается мезосфера - область, где и образуются серебристые облака. Выше мезосферы, температура вновь начинает расти и переходит в область термосферы. Важно отметить, что до высоты 90 - 110 км. состав атмосферы практически остается неизменным (азот - 78,09%, кислород - 20,95%, аргон - 0,93%, углекислый газ - 0,03%). В этой части атмосферы, под действием солнечного излучения происходит разрыв молекул химических элементов, поэтому выше они находятся в виде атомов. Далее в атмосфере происходит диффузное разделение газов по их удельным весам, легкие водород и гелий, концентрируются на границе атмосферы, а азот и кислород остаются внизу. Часть атомов и молекул ионизирована, т.е. превращена в ионы. Из них образуются слои заряженных частиц называемые, ионосферой. Здесь же наблюдаются полярные сияния.

Область смены температурного градиента в мезосфере, называют мезопаузой. Изучение природы серебристых облаков показало, что одной из основных причин их образования, является сильное охлаждение среднеширотной мезопаузы в летний период года. Помимо этого, мезосфера относится к области активной задержки космической пыли и разрушения метеорных частиц. Крупные частицы выпадают вниз на поверхность Земли, а мелкие задерживаются, и некоторое время плавают в верхней атмосфере подобно пыли на поверхности воды играя роль ядер конденсации. Неоднократные американо-шведские эксперименты по взятию высотных проб из области образования серебристых облаков подтвердили это предположение.

Ракетные эксперименты, выполненных в 80-е годы в Швеции, в рамках программы исследований холодной арктической мезопаузы, дали интересную информацию о составе серебристых облаков. На высотах 80-94 км обнаружен слой "тяжелых" положительных ионов, присутствие которых указывает на возможность образования ледяных частиц при сравнительно слабых колебаниях температуры. Облака, состоящие из подобных ледяных частиц, могут быстро распадаться, если температура повысится на 10-15°. Подобные условия возникают при движении внутренних гравитационных волн: именно на "холодных" участках таких волн формируются поля серебристых облаков. Наблюдатели часто отмечают это явление как характерное перемещение облачных полей с северо-востока на юго-запад. Внутренние гравитационные волны могут возникать по целому ряду причин: термический нагрев атмосферы, барические возмущения в тропосфере, приливные движения и так далее. Теоретически возможно образование этого вида волн при мощных взрывах и землетрясениях и извержении вулканов. Возможно, именно этот механизм участвовал при образовании серебристых облаков в Западной Европе, при формировании оптических аномалий связанных с взрывом Тунгусского метеорита. Несмотря на обилие данных, полученных к настоящему времени о верхней атмосфере, по-прежнему остается проблема в объяснении природы серебристых облаков. Какие глобальные события в земной атмосфере предопределяют их возникновение? Существует ли взаимосвязь с физическими процессами в нижней атмосфере? Какова природа морфологических структур серебристых облаков? Каков механизм физико-химических процессов в моменты их образования и распада? Все эти вопросы требуют в настоящий момент высокого качества наблюдательного материала и его тщательного анализа.