Серебристые облака и их наблюдение

Первый случай. Базис находится в плоскости АОС (именно так расположили свой базис В. К. Цераский и А. А. Белопольский в 1885 г.). Тогда задача — плоская, что сильно упрощает ее решение. В треугольнике АВС нам известна сторона AB = d и все три угла. Это дает возможность найти расстояния АС = r₁ и BC = r₂ по формулам

где h₁, h₂ — угловые высоты детали облака над горизонтом из точек А и В соответственно. Поскольку базис d обычно измеряется десятками километров, на таком расстоянии Землю можно считать плоской. Но расстояние до проекции серебристого облака D измеряется уже сотнями километров, и тут надо учитывать кривизну земной поверхности. Чтобы определить высоту точки С над поверхностью Земли, рассмотрим треугольник ОАС (О — центр Земли). В нем нам известны стороны OA = R (радиус Земли) и АС = r₁, а также угол OAC = 90° + h₁. Этого достаточно, чтобы найти неизвестную сторону OC = R + H, а значит и Н:

Здесь используется вспомогательный угол ψ₁ = АОС при центре Земли.

Второй случай. Базис расположен перпендикулярно направлению на облако. Тогда плоский треугольник ABC (обозначения прежние) — равнобедренный, причем каждый из углов при точках А и В равен 90°— (γ/2). По теореме синусов будем иметь

после чего высота H находится по формулам (5).

Разумеется, в действительности все обстоит гораздо сложнее. Для определения h₁, h₂ и γ нужно «привязать» изображения деталей серебристых облаков к звездам с известными координатами (в экваториальной системе) либо к земным ориентирам, координаты которых (в горизонтальной системе) определяются из специальных измерений. Для обработки измерений надо знать точный масштаб снимка, а для этого, в свою очередь, — фокусное расстояние объектива камеры. Задача в общем виде не плоская, как в наших двух примерах, а пространственная. Наконец, необходимо учитывать рефракцию (преломление лучей в земной атмосфере).

Большие ряды измерений высот серебристых облаков были выполнены О. Иессе в 1889–1891 гг. (395 измерений), К. Штермером в 1932–1934 гг. (78 измерений), Г. Виттом в 1958 г. (588 измерений), М. А. Дипикисом, Ю. Л. Францманом и их сотрудниками в 1959–1964 гг. (137 измерений), М. И. Буровым в 1964 г. (366 измерений), Г. Вигтом в 1965–1967 гг. (2588 измерений), Н. Ауфм-Ордтом, И. Нейсером и Г. Буллом в 1967–1972 гг. (420 измерений). Средняя высота по 4586 измерениям составляет 82,97 км.

Что касается крайних значении, то по данным большинства авторов высоты серебристых облаков заключены между 73,5 км и 94,5 км. Такой диапазон высот получен в работе Н. Ауфм-Ордта и его сотрудников, остальные высоты лежат внутри этого диапазона. Исключение составляют измерения М. И. Бурова в 1965 г. (281 измерение), которые лежат в несколько более широком диапазоне: 73,0—96,8 км. Причиной такого разброса высот могут быть как реальные их различия, так и ошибки измерений (или вычислений). Но ошибки измерений, но данным М. И. Бурова, не превосходят ±1 км, следовательно, разброс высот реален.

Более того, есть вполне надежные данные, что диапазон высот серебристых облаков в разные периоды времени изменяется. Так, летом 1958 г. независимые измерения проводили М. И. Буров (в Эстонии) и Г. Витт (в южной Швеции). Первый получил диапазон высот 80,5÷85,0 км, второй 81,1÷85,5 км. Это значит, что условия для образования серебристых облаков в это время и в данном регионе реализовались именно в таком узком интервале высот. Напротив, в 1964–1965 гг., как показывают независимые измерения М. И. Бурова, с одной стороны, и М. А. Дирикиса с сотрудниками, с другой, диапазон высот серебристых облаков был весьма широк: от 73 до 97 км. Обе группы наблюдали в одном регионе: в Эстонии и в Латвии.

Как измерения высот, так и замедленная киносъемка серебристых облаков, осуществленная впервые Н. И. Гришиным, показали, что наблюдаются случаи появления двух слоев серебристых облаков, один над другим, порой имеющих различные направления и скорости движения.

На рис. 6 показано распределение серебристых облаков по высоте на основании 695 измерений, выполненных О. Иессе, К. Штермером, М. И. Буровым, М. А. Дирикисом, С. В. и Ю. Л. Францманами в 1887–1964 гг. На рис. 7 показано такое же распределение по 420 измерениям Н. Ауфм-Ордта и его коллег в 1967–1974 гг. Обе диаграммы показывают резкий максимум распределения на высоте 83 км, но наблюдения ученых из ГДР дают более пологий ход и вторичный максимум на высоте 88 км. Намечается также более слабый третий максимум на высоте около 77 км.

Рис. 6.Распределение серебристых облаков по высоте по данным 695 измерений за 1687–1961 гг.

Рис. 7. Распределение серебристых облаков по высоте по 420 измерениям Н. Ауфы-Ордта и др. за 1967–1974 гг.