|
Серебристые облака. Фото из Интернета.
Эти облака действительно кажутся серебристыми - светлые, легкие, прозрачные. Ученые наблюдают их уже более ста лет. Неизвестное раньше явление в земной атмосфере - серебристые облака - было открыто в июне 1885 года почти одновременно и независимо друг от друга сразу несколькими учеными. Одним из первых их наблюдал тогда молодой астроном Московской университетской обсерватории В.Цераский, будущий директор обсерватории. Десятью днями позже серебристые облака заметили эстонский астроном Э.Гартвиг, немецкий метеоролог О.Иессе и другие.
По характеру освещения серебристых облаков Солнцем В.Цераский понял, что они расположены очень высоко. Вместе с астрономом А.Белопольским (будущим академиком) Цераский уже через две недели после первого наблюдения определил среднюю высоту серебристых облаков - 79 километров. О.Иессе тоже высчитал высоту этих облаков и получил близкий результат.
Сейчас хорошо известно, что серебристые облака плавают в земной атмосфере на высотах от 75 до 90 километров, в области так называемой мезопаузы. Этот атмосферный слой характерен крайне низкими температурами, доходящими до минус 140oС. Такой холод объясняется тем, что земное излучение сюда почти не доходит, а для излучений Солнца на этих высотах нет поглотителей (ниже таким поглотителем служит озон, а выше - атомарный кислород). Более всего здесь понижается температура летом, и притом в средних широтах, таковы особенности циркуляции и теплообмена в верхней атмосфере.
Вот почему серебристые облака надо наблюдать именно летом и в средних широтах. (То же самое и в Южном полушарии).
На вид серебристые облака похожи на обычные перистые: такие же волнистые "гребешки", длинные полосы, иногда завихрения, похожие на птичьи перья. Но в отличие от перистых облаков, которые видны днем, серебристые видны лишь во время навигационных сумерек (угол погружения Солнца под горизонт - 6-12о) на фоне сегмента зари. В это время видны наиболее яркие звезды (не только первой, но и второй-третьей звездной величины). Длительность этих сумерек различна в различные месяцы лета и зависит также от широты места. Выходя за пределы сегмента зари, который хорошо виден низко на севере, серебристые облака пропадают, становятся невидимыми, потому что их уже не освещает Солнце. Перистые и другие облака, плавающие в тропосфере, в сумерках выглядят темными силуэтами.
Длительные исследования серебристых облаков - инструментальные наблюдения методами фотометрии, поляриметрии, спектроскопии, а также и теоретические расчеты привели советских ученых к заключению, что эти облака, подобно перистым, состоят из мельчайших кристалликов льда. Весьма вероятно, что ядрами конденсации для намерзания льда служат частицы метеорной пыли, проникающие в нашу атмосферу из космического пространства или образующиеся в результате разрушения в атмосфере метеорных тел. Эксперименты шведских и американских ученых подтвердили эту гипотезу, выдвинутую мною в 1950 году.
В поседение годы серебристые облака изучают не только с Земли, но и из космоса. Их наблюдали многие советские космонавты с борта орбитальной станции "Салют". Было установлено, что слабая дымка серебристых облаков образуется не только над средними широтами, но и в экваториальном поясе.
Наблюдения серебристых облаков, дающие науке ценные сведения о ветре на больших высотах, вполне посильны и любителям астрономии. Для этого не надо никаких сложных приборов и приспособлений. Требуется только хорошее зрение, глазомер, а из приборов - обычный любительский фотоаппарат и бинокль.
Любители астрономии могут вести несколько различных видов наблюдений. Если за это дело возьмется не одиночка, а кружок любителей астрономии, то можно, распределив обязанности между членами кружка, охватить сразу ряд тем.
Вот несколько заданий для любительских наблюдений.
Синоптические наблюдения. Задача в том, чтобы фиксировать, есть серебристые облака в северном секторе неба или их нет. Наблюдения надо вести весь период видимости серебристых облаков, а именно: с конца мая до середины августа, в часы навигационных сумерек. Для этого при ясной погоде осматривают северный горизонт через каждые полчаса (если серебристые облака появились, то через каждые 15 минут). В соответствующей графе журнала наблюдений против отметки времени, если серебристых облаков нет, пишут слово "нет" либо слово "да", если они видны. В случае, когда наблюдатель не вполне уверен в том, что он видит серебристые облака (мешает свет Луны, проходящие тропосферные облака и т.д.), он ставит вопросительный знак: "есть?", "нет?".
При абсолютной уверенности можно поставить восклицательный знак: "есть!", "нет!". В особой графе наблюдатель отмечает, свободен ли сумеречный сегмент неба от облаков нижнего яруса, а если закрыт, то на какую долю (30%, 70% и т.д.).
Журнал наблюдений необходимо вести тщательно, аккуратно. Все записи делают карандашом, причем нельзя его стирать или замазывать. Если при записи допущена ошибка, надо аккуратно зачеркнуть неверное слово или число и сверху написать то, что нужно, чтобы можно было понять, какое исправление сделано. Все записи, которые внесены после сеанса наблюдений, делают шариковой ручкой (это могут быть какие-либо дополнения или уточнения, например, запись о том, что параллельно велось фотографирование облаков, что наблюдения прерваны из-за дождя, что в такое-то время взошла Луна и т.п.).
Фотографирование серебристых облаков. Фотографировать серебристые облака можно любым фотоаппаратом, но лучше использовать зеркальные аппараты типа "Зенит". Пленку берут высокой чувствительности. При съемке объектив открывают полностью, отметчик выдержек ставят на букву В, поскольку длительность выдержки должна быть (в зависимости от яркости облаков) 10-13 секунд. Чтобы не смазать изображение, аппарат надо прочно закрепить на устойчивой деревянной или металлической доске. В поле зрения должна быть северная часть небосвода - горизонт и земные предметы. Экспозицию надо делать тросиком, чтобы нечаянно не сдвинуть аппарат. Съемку производят каждые 15 минут, не меняя ориентировку аппарата. Время, когда сделан снимок, длительность экспозиции записывают в журнал. Уберечь объектив от росы помогает картонная, зачерненная внутри трубка-насадка. Можно использовать для этого и солнечные бленды, которые продаются в фотомагазинах.
Если есть три одинаковых аппарата, их закрепляют на доске, развернув веером так, чтобы средний аппарат смотрел точно на север, а два крайних - на 30 градусов правее и левее этой точки. Тогда удается сфотографировать панораму серебристых облаков, которые порой занимают на небе по азимуту 90 градусов и больше. Чтобы экспозиции на всех аппаратах производить одновременно, нужно все три тросика от аппаратов пропустить в рамку так, чтобы одним нажатием объективы аппаратов открывались и закрывались синхронно. После проявления пленок, если все получилось нормально, надо перенумеровать снимки и под этими номерами внести их описания в журнал. Лучше всего пленку разрезать, а кадры со снимками серебристых облаков разложить в специальные бумажные кармашки (можно использовать кляссеры для почтовых марок). Отпечатки с пленок делают на глянцевую фотобумагу размером 13x18 сантиметров. Особо удачные снимки можно увеличить для выставки.
Определение структуры облаков. Различают четыре основных класса серебристых облаков: флер, полосы, волны, вихри.
Флер - это тонкая дымка, более или менее однородная. Часто флер сочетается с другими формами - заполняет промежутки между полосами и гребнями. Но нередко бывает виден только флер. Чтобы его сразу разглядеть, нужен некоторый опыт наблюдений.
Полосы, параллельные горизонту, - это, пожалуй, основная форма серебристых облаков. Реже появляются полосы, наклоненные к горизонту или перекрещивающиеся.
Волновые образования имеют вид гребней волн. Их принято делить на три подкласса: гребешки (короткие, идущие на небольших расстояниях параллельно друг другу), гребни (более длинные и часто иначе ориентированные, чем маленькие гребешки), волнообразные изгибы, накладывающиеся на другие образования так, что вся система облаков словно колышется на большой волне.
Вихри - облака этого класса, пожалуй, самые эффектные, но встречаются они реже других. Вихревые образования порой напоминают причудливые перья диковинных птиц, иногда похожи на "воронки" с темной серединой.
Отмечать появление перечисленных здесь морфологических форм серебристых облаков следует в особой графе в журнале. Наблюдения эти можно вести параллельно с синоптическими или фотографическими. Классифицировать формы можно и по фотографиям, которые вы получите.
Определение движений серебристых облаков. По фотографиям после соответствующей обработки можно определить направление и скорость движения серебристых облаков в атмосфере Земли и тем самым получить характеристики ветров в мезопаузе. Эта задача потруднее предыдущих. Для ее решения нужна серия хороших фотографий облаков, сделанных с одного места, одним и тем же фотоаппаратом. Для этого на фотографиях, выполненных строго в одном масштабе, карандашом намечают какие-то приметные детали в облаках: узлы среди полос, пересечения двух полос или гребешков, какой-нибудь характерный изгиб. Дальше начинается самая трудная часть задачи: измерение координат облаков. Для этого надо для избранного вами масштаба снимков построить измерительную палетку. (Как это сделать, рассказано в книге: Бронштэн В.А. "Серебристые облака и их наблюдение". М.: Наука, 1984.) Измерив координаты одной и той же детали на серии снимков, вычисляют скорости движения облаков по формулам, приведенным в той же книге. Формулы не сложны, но расчетов приходится делать немало...
Кандидат физико-математических наук В.Бронштэн
"Наука и жизнь" №?, 1986 г.
:: сумерки и заря ::
|
