 |
От биосферного метана до ритма Солнца: ученый Пермского Политеха рассказал о самом холодном явлении на границе с космосом
Летом жители Земли ежегодно наблюдают серебристые облака. Их активность длится с конца мая до середины августа, пик видимости — конец июня и начало июля. Ученый ПНИПУ объяснил, как метан с ферм и болот превращается в основу облаков, как свет меняет их яркость, почему падение температуры на градус разрушает их.
Серебристые облака, в отличие от обычных, плывущих на высоте до 10-15 километров, парят на отметке около 80 км, почти на границе с космосом, и выглядят как светящиеся бледно-голубые полосы или волны. Они состоят из микроскопических ледяных кристаллов, которые намерзают на мельчайшие частицы метеорной пыли.
– Рождаются они в летней мезосфере, где температура опускается до –120°C. Такой холод возникает из-за двух причин. Во-первых, мощные восходящие потоки поднимают теплый воздух вверх: при подъеме газ расширяется и охлаждается. Во-вторых, на этой высоте воздух настолько разрежен, что почти не удерживает тепло — оно уходит в космос. Зимой воздушные потоки меняют направление, этот слой прогревается, и облака перестают появляться, – делится эксперт в области астрономии ПНИПУ Евгений Бурмистров.
Видимость этого события заметно различается в зависимости от того, где находится наблюдатель. В северных широтах – например, в Москве, Санкт-Петербурге, на Урале и в Сибири – облака появляются в разгар летнего сезона. Лучше всего они будут заметны на небе в конце июня и начале июля, ориентировочно через 30-60 минут после захода Солнца или за полчаса-час до рассвета.
Это красивое и многим известное явление, но с ним связано немало любопытных фактов.
Вода из метана: биосферный источник космических облаков
Неожиданным источником влаги для серебристых облаков служит метан — тот самый газ, который используется в бытовых плитах. Его также выделяют болота и мусорные свалки, где органика разлагается без доступа кислорода, рисовые поля, которые, по сути, являются теми же заболоченными территориями, а также домашний скот — в особенности коровы и овцы, в чьей пищеварительной системе это соединение вырабатывают особые микроорганизмы. Поднимаясь вверх, он достигает разреженных и холодных верхних слоев атмосферы, где под действием солнечного ультрафиолета распадается на части, образуя воду, а затем – крупицы льда.
– Парадокс в том, что в приземном слое атмосферы, где мы живем, этот газ работает как парник – он задерживает тепло, не давая ему уходить в космос. Однако в мезосфере это соединение, напротив, помогает тепловому излучению быстрее уходить в космическое пространство и тем самым охлаждает воздух. То есть вещество не только снабжает влагой ледяные кристаллы, но и само создает необходимый для их появления холод. За последние 150 лет содержание метана в воздушной оболочке планеты выросло, и спутники зафиксировали: серебристые облака стали возникать чаще и светиться ярче. Поэтому ученые считают их природным индикатором уровня этого газа, – отмечает ученый Пермского Политеха.
В тысячу раз тоньше волоса
Кристаллы льда в серебристых облаках имеют размер от 30 до 100 нанометров – это примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Диаметр отдельной ледяной частицы сопоставим с длиной световой волны – расстоянием, составляющим несколько стотысячных долей миллиметра, которое определяет цвет, видимый нашими глазами.
– Когда солнечный свет достигает таких малых частиц, возникает рэлеевское рассеяние: кристаллы отклоняют короткие синие и голубые лучи намного сильнее, чем длинные красные. Поэтому излучение облаков воспринимается как серебристо-голубое. Если бы ледяные крупицы были больше хотя бы в десять раз, все лучи отражались бы равномерно, и облака выглядели бы как белесое образование без характерного оттенка, – комментирует эксперт ПНИПУ.
Яркость серебристых облаков пульсирует в ритме вращения Солнца
Спутник AIM, запущенный специально для изучения мезосферы и серебристых облаков, обнаружил любопытную закономерность: частота появления и сила их свечения колеблются с периодом примерно в 27 суток. Это число приблизительно совпадает с полным оборотом Солнца вокруг собственной оси.
– На поверхности дневного светила существуют активные зоны – участки с повышенной температурой. Среди этого излучения особенно выделяется одна узкая и очень энергичная линия под названием Лайман-альфа. Когда эта активная зона обращена к Земле, в мезосферу попадает больше ультрафиолета, который запускает фотодиссоциацию – распад молекул воды. Количество влаги, служащей сырьем для ледяных кристаллов, уменьшается, и облака временно тускнеют, – объясняет Евгений Бурмистров.
Помимо 27-дневного ритма, на облака влияет и 11-летний цикл солнечной активности – периодическое изменение числа пятен и общего уровня излучения звезды: чем спокойнее Солнце и меньше активных зон, тем обильнее и ярче становятся серебристые облака.
В сто миллионов раз суше, чем воздух в Сахаре
Мезосфера, где парят серебристые облака, почти полностью лишена водяного пара. Это одно из самых обезвоженных мест на планете. Если взять одинаковые объемы, то влаги здесь примерно в 100 миллионов раз меньше, чем в приземном слое – тропосфере. Для сравнения: воздух над Сахарой содержит в десятки тысяч раз больше воды, чем этот слой на пике летнего сезона.
– Именно в этой сверхсухой среде возникают гигантские ледяные поля. Секрет кроется в том, что летом мезосфера промерзает до –120 °C: на этой высоте воздух разрежен настолько, что почти не задерживает тепло. При таком морозе даже малое количество водяного пара, которое еще есть в мезосфере, оказывается избыточным – удержать его в газообразном состоянии больше нечему, и он вынужденно начинает превращаться в лед. Так в практически безводном и очень сухом пространстве рождаются облака, которые протягиваются на тысячи километров и светятся в сумеречном небе, – комментирует ученый Пермского Политеха.
Один градус решает все
При экстремально низких температурах, которые держатся в летней мезосфере, способность воздуха удерживать невидимую влагу меняется очень резко. Достаточно охлаждения всего на один градус, чтобы предельное количество пара, которое еще может оставаться газом, снизилось на десятки процентов. Для сравнения: при привычном комнатном тепле такой же скачок потребовал бы похолодания на 10 и более градусов.
– Даже незначительное остывание, например, вызванное проходящей атмосферной волной, мгновенно переполняет воздух влагой, и ее избыток стремительно превращается в ледяные кристаллы. На глазах у наблюдателя буквально за несколько минут разворачивается обширное поле серебристых облаков. Так же быстро они способны исчезнуть, если температура несущественно повысится. Именно эта аномальная чувствительность к тепловым колебаниям делает серебристые облака столь изменчивыми, – делится эксперт ПНИПУ.
Серебристые облака представляют собой сложный природный индикатор, в котором сошлись земные и космические процессы. Биосферный метан, солнечное излучение, вращение звезды, экстремальный холод и микроскопические размеры ледяных кристаллов – все это работает как единый механизм, рождающий свечение на границе атмосферы и космоса. Именно поэтому наблюдение за этим явлением сегодня интересно всем, а не только ученым.
Контактное лицо: Ворошнина Александра (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 01:13, 29.06.2026
Количество просмотров: 46
Страна: Россия
| Ученые Пермского Политеха нашли способ улучшить качество бумаги и картона, ПНИПУ, 22:45, 17.07.2026, Россия |
446 |
| Ученые Пермского Политеха впервые в России разработали систему, которая диагностирует состояние воды в реальном времени. Это позволит в несколько раз быстрее отслеживать ухудшение ее качества и оперативно реагировать на него, сокращая убытки предприятий и снижая себестоимость товаров. |
|
| Ученый Пермского Политеха рассказал о «горизонтальном» июльском звездопаде, ПНИПУ, 22:02, 17.07.2026, Россия |
43 |
| С середины июля до конца августа россияне смогут наблюдать звездопад Южные дельта-Аквариды. В ночь на 31 июля ожидается до 25 метеоров в час. Эти метеоры летят почти горизонтально, их называют «пасущимися». Ученый Пермского Политеха объяснил, почему поток стабилен, как на него влияет Юпитер и откуда желтоватый след. |
|
| Улучшает иммунитет, пищеварение и защищает от инсульта: ученый Пермского Политеха назвал 7 причин разрешать себе лениться, ПНИПУ, 22:13, 14.07.2026, Россия |
273 |
| 15 июля отмечается День русской лени. Ученый ПНИПУ рассказал, как она помогает очищать мозг от токсинов, восстанавливать оболочку нервов, повышать иммунитет, улучшать пищеварение, предотвращает образование тромбов, увеличивает фазу медленного сна и поднимает мотивацию, а также чем здоровая лень отличается от вредной. |
|
| Ученый Пермского Политеха объяснил, почему мы испытываем симптомы акклиматизации, даже не покидая родной город, ПНИПУ, 21:26, 14.07.2026, Россия |
48 |
| Резкие перепады температуры могут вызывать у человека симптомы, сходные с теми, что возникают при смене климатической зоны. Ученый ПНИПУ рассказал, что происходит с организмом при температурных контрастах, какие привычные средства самопомощи только вредят и почему самочувствие может ухудшиться уже после нормализации. |
|
|
|
