Вести из лабораторий
Облака в объективе
Перламутровые и серебристые облака очень красивы. Эти два явления имеют разную природу, но и те и другие служат индикатором изменений, которые происходят с земной атмосферой.
Перламутровые облака образуются на высоте около 20 км над поверхностью Земли — в стратосфере, поэтому их ещё называют полярными стратосферными облаками. Серебристые облака располагаются гораздо выше, в мезосфере, на высоте около 80 км над землёй. Соответственно, их иногда называют полярными мезосферными, а также «ночными светящимися» облаками, поскольку из-за большой высоты их освещает Солнце даже после захода за горизонт.
В последние годы и серебристые, и перламутровые облака стали наблюдать чаще, а их высота снизилась. Вероятное объяснение — похолодание верхней атмосферы из-за парникового эффекта, как бы странно это ни звучало. Парниковые газы не дают теплу покидать нижнюю атмосферу и тем самым не дают нагреваться верхней. Поэтому изучение серебристых и перламутровых облаков важно для понимания парникового эффекта.
Перламутровые облака состоят из частиц насыщенных растворов серной и азотной кислоты, которые конденсируются из паров при температуре около −80°C. В их состав могут также входить фтор- и хлорсодержащие вещества, попадающие в стратосферу из более низких слоёв. Размеры частиц — обычно сотни нанометров, иногда больше микрометра. При температуре ниже −88°C образуются более крупные (несколько микрон) частицы. Вообще говоря, такие холода в стратосфере бывают нечасто. В том числе потому, что здесь находится озон, который хорошо поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца и тем самым нагревает стратосферу. Но иногда температура всё-таки опускается достаточно низко, и образуются облака с «вмороженными» в них соединениями галогенов, особенно хлора. Потом, при освещении Солнцем, они начинают активно разрушать озон. Чем меньше озона, тем меньше нагревается стратосфера и, соответственно, тем благоприятнее условия для появления перламутровых облаков, — возникает положительная обратная связь.
Серебристые облака состоят из частиц водяного пара, размеры которых в несколько раз меньше частиц перламутровых облаков — это десятки нанометров. Мезосфера, где они образуются, — самое холодное место на планете. В среднем, температура здесь около −120°C, но может сильно колебаться. Когда она опускается до определённого предела (около −130°C), водяной пар начинает замерзать, превращаясь в лёд.
Высоту образования серебристых и перламутровых облаков, размеры и состав частиц измеряют с помощью лидаров, аэростатных зондов и спутников, но всё это требует специального оборудования. Кандидат физико-математических наук Олег Угольников, старший научный сотрудник сектора субмиллиметровой и инфракрасной астрономии ИКИ РАН, предложил изучать высотные облака с помощью цветных оптических снимков, которые можно получать, вооружившись вполне доступными широкоугольными RGB-фотоаппаратами*, а также, в случае перламутровых облаков, — поляризационными камерами.
* RGB-камера используется для получения цветных изображений людей и объектов путём улавливания света в красном, зелёном и синем диапазонах длин волн. Такая камера использует видимый свет с длиной волны от 400 до 700 нм.