Серебристые облака и их наблюдение

По результатам этих наблюдений удалось построить спектральное распределение свечения серебристых облаков в инфракрасной области (рис. 26). На график нанесены теоретические кривые для значений оптической толщины облаков 10^-5, 3∙10^-5 и 10^-4(1–3), а также спектральная кривая 4 излучения гидроксила (ОН), максимум которого, согласно Н. Н. Шефову, также приходится на высоту 80 км (этот факт мы еще рассмотрим в дальнейшем). Сумма излучения гидроксила и серебристых облаков при τ = 3∙10^-5 изображена кривой 5. Измерения на трех длинах волн показаны точками. Вертикальные отрезки обозначают вариации яркости от одного измерения к другому. Заметно хорошее согласие теоретических и экспериментальных результатов. К сожалению, измерения на волне 2,7 мкм использовать не удалось.

Рис. 26.Спектральное распределение яркости В_λ серебристых облаков 1–3 — теоретические кривые при τ = 10^-5, 3∙10^-5 и 10^-4 соответственно, 4 — эмиссия ОН (по Н.Н. Шефову), 5 — сумма яркости серебристых облаков при τ = 3∙10^-5  и ОН, белыми кружками показаны данные наблюдений с «Салюта-4» (по О. А. Авасте и др.).

Разумеется, описанные выше результаты — только начало исследования серебристых облаков из космоса. Эти исследования продолжаются. Они проводились на орбитальной станции «Салют-7», в частности, экипажем посещения в составе Л. И. Попова, А. А. Сереброва и С. Е. Савицкой в августе 1982 г. результаты этих исследований, несомненно, вскоре принесут свои обильные плоды.

§ 7. Природа серебристых облаков

Как уже говорилось в § 1, первые предположения о природе серебристых облаков связывались с извержением вулкана Кракатау 27 августа 1883 г. Громадное количество вулканической пыли, выброшенной в атмосферу при этом катастрофическом извержении (по оценкам ученых, около 35 миллионов тонн), могло образовать и не такие облака. Но от извержения Кракатау до первого появления серебристых облаков в июне 1885 г. прошло почти два года, а главное, — после других катастрофических извержений вулканов (Мон-Пеле, 1902 г.; Катмаи, 1912 г.; Квицопу, 1932 г.) серебристые облака не наблюдались.

Спустя полвека, уже в 20-е годы нашего столетия, известный исследователь метеоритов Л. А. Кулик выдвинул метеорно-метеоритную гипотезу образования серебристых облаков. Яркие серебристые облака, наблюдавшиеся в течение нескольких ночей подряд сразу после падения знаменитого Тунгусского метеорита, навели ученого на мысль, что это совпадение неслучайно, и частицы серебристых облаков — это мельчайшие осколки метеорита, образовавшиеся при его дроблении в атмосфере, а также взметенные вверх а результате взрыва при ударе метеорита (как тогда полагали) о Землю. Позже Л. А. Кулик пришел к выводу, что не только гигантские метеориты, но и обычные метеоры, дробясь и испаряясь в атмосфере, порождают частички метеорной пыли, которые мы и наблюдаем в виде серебристых облаков. Этим Л. А. Кулик стремился объяснить случаи появления серебристых облаков в годы, когда падения метеоритов не наблюдались.

Метеорная гипотеза пользовалась большой популярностью в течение почти 30 лет — до середины 50-х годов, когда она была вынуждена сойти со сцены, потому что не могла дать ответ на целый ряд вопросов, относившихся к условиям появления и структуре серебристых^- облаков:

1) Почему они появляются в узком интервале высот с устойчивым средним значением 82–83 км?

2) Почему они наблюдаются только летом и только в средних широтах?

3) Почему они имеют характерную тонкую структуру, очень похожую на структуру пористых облаков?

Ответ на эти три вопроса дала конденсационная (ледяная) гипотеза, не раз высказывавшаяся разными лицами в разные годы, но получившая серьезное количественное обоснование лишь в 1952 г. в работе И. А. Хвостикова.

Ход рассуждений И. А. Хвостикова был примерно таков. По внешнему виду серебристые облака очень похожи на перистые, которые, как хорошо известно, состоят из кристалликов льда. Значит, и для серебристых облаков можно предположить такое же строение. Но для того чтобы водяной пар в атмосфере мог конденсироваться в лед, нужны определенные условия. Именно, парциальное давление водяного пара р_Н2О в атмосфере должно превосходить упругость насыщенного пара над льдом при данной температуре Е(Т). Между тем

р_Н2О = q∙P, (17)

где q — удельная концентрация водяного пара (отношение его концентрации к плотности воздуха), Р — давление атмосферы на дайной высоте. Упругость насыщенного пара резко падает с понижением температуры. Таким образом, необходимое и достаточное условие для конденсации водяною пара в кристаллики льда, согласно И. А. Хвостикову, выглядит так:

q∙P < Е(Т). (18)