Облака в объективе и морская анемона против диабета

Наука и жизньНаука

Вести из лабораторий

RGB-фотографии ночного неба и серебристых облаков, полученные 29 июня 2021 года. Цветом обозначены линии равного углового расстояния от Солнца (жёлтые) и равного угла рассеяния (белые). Фото из статьи: Ugolnikov O. S. Altitude and particle size measurements of noctilucent clouds by RGB photometry radiative transfer and correlation analysis. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, volume 296, 2023, 108433

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.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Открыть в приложении