Самые высокие облака на небе.

Отвлечемся немного от ядерной и квантовой физики и поговорим о более простых и красивых вещах. Речь пойдет о серебристых облаках.

Пост написан совместно с Катей – ученой-метеорологом. Она работает в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, где изучают, в том числе, серебристые облака.

Про облака вертикального развития (кучевые), которые могут вызывать осадки и возникают из-за адиабатического расширения и дальнейшей конденсации водяного пара, я рассказывал здесь. Серебристые облака, конечно же, не вызывают осадков, поскольку состоят из кристаллов льда. Они располагаются на высоте выше 70 км (по разным оценками в разные годы диапазон варьируется) тонким слоем, и увидеть их – та еще задача. Днем они засвечиваются солнцем и сливаются с небом, а ночью света недостаточно, чтобы их увидеть. Лучше всего их видно в сумерки, когда солнце находится немного под горизонтом. Тогда все остальные облака, расположенные ниже, остаются в тени, и наступает недолгий промежуток времени, когда можно насладиться видом серебристых облаков.

Так как длительность сумерек в разных широтах разная, такие облака наблюдаются не везде. Одно из наилучших мест наблюдения – наша средняя полоса в летний период (июль-август), т.к. на севере летом – полярный день, и солнце не заходит за горизонт, а к югу от нас сумерки слишком короткие, а ночи слишком темные. В общем, сейчас – самое время.

Как образуются серебристые облака?

Эти облака, как и многие другие, являются скоплениями кристалликов льда, и для их образования нужно сочетание трех факторов:

1️⃣ Очень низкая температура (на таких высотах она может достигать –140 °С).

2️⃣ Достаточное количество водяного пара в верхних слоях атмосферы, где он при очень низкой температуре превращается в лед.

3️⃣ Наличие ядер конденсации, на которых при низких температурах, как на подложке, образуются кристаллы льда.

Если с низкой температурой все понятно и изучено, то с остальными двумя пунктами до сих пор до конца не ясно.

Как водяной пар может достигнуть такой большой высоты?

Существует не одна гипотеза на эту тему. Есть вероятность, что именно в летний период из-за разогрева земли образуются мощные восходящие потоки воздуха (про циклоны я, кстати, писал здесь), которые уносят молекулы воды из области высокого давления в область низкого давления в верхние слои атмосферы. Здесь, по-видимому, чем больше разница температур между этими слоями, тем быстрее и выше будет подниматься пар.

Что является ядрами конденсации пара?

Если в низко расположенных облаках такими центрами являются поднимающиеся с земли пылинки или частицы морской соли, то на высоте 70-80 км их существование сомнительно. Но на этой высоте мы наблюдаем еще одно красивое явление – «падающие звезды» ­– метеоры. Именно несгоревшие в атмосфере мелкие (еще более мелкие, чем сгоревшие) частицы метеоров – пылинок, прилетевших из космоса, – являются наиболее подходящей версией ядер конденсации пара в серебристых облаках.

Таким образом, версия образования серебристых облаков, которая мне, непрофильному специалисту, нравится больше всего, следующая:

Летом при высоких перепадах температур между нижними и верхними слоями атмосферы возникают сильные восходящие потоки воздуха, уносящие частицы водяного пара на большие высоты, где при экстремально низких температурах и наличия центров конденсации в виде несгоревших в атмосфере космических частиц-метеоров происходит превращение пара в кристаллики льда, застилающие небо ровным тонким слоем.

Вообще Катя занимается взаимодействием океана и атмосферы, ходит в рейсы в море. Рассказывает она про это в своём блоге. Ещё у Кати есть подкаст "Учёные жёны" про женщин в науке. Спойлерить не буду, зайдите послушайте.

А вы видели когда-нибудь серебристые облака? Фото сделано сотрудниками ИФА РАН.