Серебристые облака
1885 год принес новые для того времени и чрезвычайно интересные данные относительно высоких слоев атмосферы. 12 июня этого года московский профессор В. К. Цераский заметил яркое облако в северной части горизонта, в это время года всю ночь остающейся светлой.
Облако было очень ярким, оно как бы светилось. Стены зданий временами казались освещенными далеким заревом. Несмотря на это, видимые сквозь облако звезды не теряли своей яркости.
Это облако было названо серебристым, или светящимся.
Сразу же была сделана попытка объяснить его происхождение. Цераский увидел облако в 1885 году, то есть через два года после извержения Кракатау.
Выброшенный вулканом на большие высоты пепел дал в последующие годы очень яркие и многокрасочные зори, наблюдавшиеся на всем северном полушарии. Поэтому было предположено, что серебристые облака также связаны с плавающими с тех пор в высоких слоях атмосферы мелкими частицами пепла, освещенными солнечным светом. Последнее подтверждалось тем, что облако исчезало при уходе из светлой дуги зари. Зная положение Солнца и время наблюдений, можно было приближенно определить и высоту облака. Первый же подсчет дал более 40 километров, то есть высоту, намного превосходящую известные до того времени высоты других облаков.
В последующие годы серебристые облака наблюдались много раз, и всегда измерялась их высота. Это делалось самым тщательным образом, в том числе одновременным фотографированием одного и того же облака с двух пунктов. Все измерения согласно показали, что серебристые облака плавают на высоте от 80 до 82 километров. Иногда наблюдаются два слоя облаков, лежащих один над другим на расстоянии 2-4 километра. Серебристые облака зачастую покрывают очень большие площади, в некоторых случаях достигающие сотен квадратных километров.
Определив прозрачность серебристых облаков и зная занимаемую ими площадь, можно установить, какое количество вещества содержится в облаке. Оказалось, что облачные массы, занимающие несколько десятков тысяч квадратных километров, содержат всего несколько килограммов вещества: серебристые облака чрезвычайно разрежены и прозрачны. Поэтому они не ослабляют яркости звезд.
Непрерывные наблюдения за серебристыми облаками позволяют обнаружить в них быстрые изменения. Заметно меняются также направления их движения. Вообще же до полуночи преобладает движение с юго- востока на северо-запад, а после полуночи — с северо-востока на юго-запад. Серебристые облака чаще всего движутся в этом последнем направлении. Иногда можно заметить различное направление движения в двух их ярусах, лежащих один над другим. Изредка наблюдается не только движение в каком-нибудь одном прямом направлении, но и вращение всей облачной массы против часовой стрелки. Такие движения были впервые зафиксированы Г. О. Затейщиковым и В. А. Бронштэном в 1936 году.
Скорость движения серебристых облаков очень велика. В среднем она равна 40-50 метрам в секунду (то есть 145-180 километров в час). В некоторых случаях наблюдаются очень медленные облака, «ползущие» со скоростью всего 20 метров в секунду (72 километра в час). Однако наблюдаются и очень быстрые серебристые облака, проносящиеся со скоростью до 100 метров в секунду и более (360-400 километров в час).
В последующие (после 1885) годы, когда извержений вулканов не было и атмосфера в высоких слоях была прозрачной, серебристые облака все же наблюдались; часто наблюдаются они и поныне. И эти факты и другие соображения заставили в конце концов целиком отбросить предположение о связи серебристых облаков с извержениями вулканов.
Была высказана мысль, что серебристые облака образуются из космической пыли. Последующие исследования показали, что и это предположение недостаточно достоверно.
Необходимо отметить еще одну характерную особенность серебристых облаков; они чаще всего видны в виде ряда «гребешков» — волн.
Можно предположить, что на высоте серебристых облаков имеет место соприкосновение воздуха различной плотности, причем более легкий, лежащий выше, движется с большей скоростью над более плотным, лежащим под ним.
Ряд других наблюдений и выводов заставляет предположить понижение температуры на этой высоте до 70-80 градусов ниже нуля и наличие здесь ледяных кристаллов. Быстрые изменения направления ветра, предположение о свечении серебристых облаков собственным светом, возбужденным солнечными лучами (так называемая люминесценция) и совпадающим по характеру с аналогичным свечением льда при температуре — 50 градусов, все это заставило изменить точку зрения на природу серебристых облаков, а вместе с тем и на состояние атмосферы на этих высотах.
Сейчас наиболее вероятным считается предположение, что серебристые облака, как и тропосферные, связаны с имеющимся здесь, хотя и в ничтожнейших количествах, водяным паром и состоят из ледяных кристаллов. В качестве ядер конденсации, по-видимому, выступают и космическая пыль и твердые частицы, в том числе морская соль, попадающая с земной поверхности. Постоянство высоты серебристых облаков объясняется тем, что именно в слое небольшой толщины у верхней границы стратосферы создаются такие сочетания величины атмосферного давления, упругости водяного пара (влажности воздуха) и температуры, которые изредка обеспечивают благоприятные условия для образования тонкого слоя серебристых облаков.