Сибиряки впервые в истории увидели «летние» облака – зимой. Что происходит с природой?

Серебристые облака – самые высокие в атмосфере Земли

Фото: Shutterstock.

17-19 декабря прошлого года жители Красноярского края, Иркутской области и Магадана увидели в небе странное свечение. Больше всего феномен напоминал серебристые облака – самые высокие в атмосфере Земли. Но ведь их можно наблюдать только летом! Лето и зима поменялись местами?

Любительские фотографии разлетелись по Сети. Ими заинтересовался старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Олег Угольников.

Мы позвонили Олегу Станиславовичу, и как же вовремя. Только что в Петербурге видели другое редкое атмосферное явление, перламутровые облака. Которые видны обычно за Полярным кругом, и то нечасто, а заходят так далеко на юг еще реже. В атмосфере что-то изменилось? Вот сейчас и узнаем.

ЭХО ТУНГУССКОГО ДИВА

Что такое серебристые облака? Почему летом тысячи людей устраивают на них охоту?

12 июня 1885 года приват-доцент Московского университета Витольд Цераский посмотрел на ночное, светлое летнее небо, и не поверил глазам. Над северным горизонтом висели невероятно яркие, жемчужного цвета волокнистые образования. Облака? Цераский прекрасно понимал: такого не бывает. Солнце – глубоко под горизонтом и не может освещать облака – такие, какие были известны к тому времени. И все-таки они были похожи, как в песне, на «белогривых лошадок». Значит, они высоко… Километров 80 или больше… Наука тогда смутно представляла, как устроена атмосфера. Считалось, что выше километров 30-ти воздух настолько разрежен, что твердых или жидких частиц там быть не может. А тут вон что.

Еще одно неожиданное событие случилось через 20 с лишним лет, когда аномально яркое «серебро» воссияло над Россией в конце июня – начале июля 1908 года. О том, что над Сибирской тайгой в атмосфере взорвалось небесное тело (позже прозванное Тунгусским), в Петербурге узнали позже, более того, яркие облака появились перед Тунгусским явлением! Значит, серебристые облака – в каком-то смысле космические?

Было высказано предположение, окончательно подтвержденное только в 2001 году, что «ночные облака» состоят из кристаллов льда, как и некоторые обычные облака, например, перистые. Но серебристые облака расположены намного выше, от 75 до 90 км. С точки зрения обычного человека это уже космос (хотя формально границу по разным критериям проводят на высоте около 100 км). Если мы поднимемся туда, небо будет темным, а Земля покажется большим шаром с голубой полоской атмосферы по краю.

Что нужно для их возникновения? Их образованию могут способствовать мелкие пылевые частицы, остатки метеоров. Именно по этой причине яркие облака появились в летние ночи 1908-го года. Тунгусское тело, по современным представлениям, было осколком кометы, и пылевые частицы оседали в атмосфере еще до самого падения! Еще очень важен водяной пар, из которого образуется лед. Но самое главное - холод. Настоящий, ”мезосферный” холод, минус 125 градусов и ниже. Ведь на таких высотах – очень низкое давление и малая концентрация водяного пара, и только при таких температурах может возникнуть лед.

Молекулы воды «намерзают» на космические пылинки, кристаллизуется лед. Солнце подсвечивает его вдоль поверхности Земли. Освещенные облака создают сильный контраст на фоне темного неба. Таков рецепт летнего волшебного зрелища.

СИБИРСКАЯ ТАЙНА

А теперь самое главное. «Космический холод», те самые минус 120-130 градусов, на таких высотах бывают далеко не всегда (см. Кстати). И, что удивительно, холоднее всего там не зимой, а летом. Именно по этой причине серебристые облака – летнее зрелище. Зимой в мезосфере просто недостаточно холодно для того, чтобы появлялись ледяные кристаллы.

И вдруг – вот они, на декабрьских снимках из Сибири!

Возможно, когда-то где-то серебристые облака в декабре уже были. Но найти свидетельств не удалось. Так что эти наблюдения – первые задокументированные в истории. Но точно ли это серебристые, мезосферные облака?

В свое время Олег Угольников разработал оригинальную методику: как узнать высоту серебристых облаков по одному снимку. Применил ее к сибирским фотографиям: оказалось, загадочные образования висели на высоте 70 км. Это примерно на 10 км ниже, чем «серебро» летом, тем не менее, это тоже мезосфера. Ясность появилась после анализа спутниковых измерений температуры в этой области атмосферы: в эти дни она резко упала именно на этой высоте! Значит, над Сибирью видели настоящие серебристые облака. Только зимой.

Сибиряки впервые в истории увидели «летние» облака – зимой

Фото: Shutterstock.

Причина такой природной аномалии тоже может показаться удивительной: все началось, наоборот, с резкого повышения температуры над Евразией, только на меньших высотах – около 40 км. Ученые называют это «внезапным стратосферным потеплением» (английская аббревиатура SSW – sudden stratospheric warming). Холодный полярный стратосферный вихрь, возникающий над полюсом, сместился в западное полушарие, его место заняли массы теплого воздуха. В самом деле, как показали спутниковые данные, в те декабрьские дни стратосфера была 50 градусов теплее нормы. Причем все изменения произошли за несколько дней. А выше, напротив, температура сильно упала: до -115 - 120 градусов. Полюс холода пришелся на высоту в 68-70 км – и именно там и появились серебристые облака.

Внимательный читатель заметит: минус 115-120 – близко, но может быть недостаточно для образования льда. Как считает Олег Угольников, этого хватило, потому что восходящие воздушные потоки из теплой стратосферы перенесли в мезосферу большое количество водяного пара. Чем больше пара – тем выше температура, необходимая для замерзания.

НЕСЛЫШИМАЯ МОЩЬ ВОЗДУШНЫХ ВОЛН

- Итак, глобальное потепление на марше? Летние облака зимой, в Сибири?

- Я бы не связывал все это напрямую с глобальным потеплением. Все это время мы говорили, что потеплело в стратосфере, то есть на высоте 10-50 км. Но потепление там, на высоте, и в тропосфере (слой воздуха, в котором мы обитаем и дышим) не имеют ничего общего. Более того, есть признаки обратной зависимости. Если верха (стратосфера) разогреваются, низы (тропосфера) охлаждаются. Возможно, это работает не в глобальных, планетарных масштабах. Но это точно работало тогда, в декабре, и сейчас, в январе. Вот, на дворе – теплый январь. И как раз перед этим потеплением стратосфера, напротив, охладилась. Сейчас там очень холодно, - говорит Олег Угольников.

Да, разобраться без подготовки сложно. Привыкли мы, конечно, шашкой махать и «мыслить масштабно»: Земля разогревается, климат портится! А на деле атмосфера – слоеный пирог, и в этом «пироге» сложные, парадоксальные взаимодействия.

- В своем исследовании вы пишете: планетарные волны нагрели стратосферу и «отодвинули» арктический воздух. Что это за волны такие?

- В атмосфере распространяются волны разных амплитуд и масштабов. Планетарные волны возникают из-за разности линейной скорости движения, обусловленного вращением Земли, на разных широтах. Именно с ними связаны изменения температуры в стратосфере на больших масштабах, что и произошло в декабре 2024 г. Есть еще и акустико-гравитационные волны, в чем-то родственные волнам в океане. Их источники – неоднородности движения воздуха в нижних слоях: атмосферные фронты, грозы. Если в океане волны усиливаются к берегу, в атмосфере их амплитуда растет там, где падает плотность воздуха. Иными словами, попадая на большие высоты, волны становятся сильнее. Это происходит летом в мезосфере, что в том числе способствует возникновению серебристых облаков. Это же случилось над Сибирью в декабре, забросив водяной пар на высоту 70 км.

- Все-таки, наблюдая серебристые облака, зимой или летом, мы можем делать какие-то выводы о том же глобальном потеплении?

- Косвенно да. Парниковые газы способствуют похолоданию в мезосфере. Точнее, они как бы «опускают» мезосферу. Но это не единственный фактор, влияющий на появление серебристых облаков. Очень важно содержание водяного пара – мы об этом говорили. Именно за счет него облака могли стать ярче и чаще появляться в последние годы и десятилетия. Но вот, скажем, минувшим летом серебристых облаков над Европой видели заметно меньше. В чем причина? Вероятно, вмешалась солнечная активность, она, как вы знаете, сейчас на максимуме. Коротковолновое излучение Солнца хорошо «греет» мезосферу. Это и привело к тому, что серебристых облаков было поменьше обычного. Впрочем, это в Европе, а в Сибири все было на обычном уровне.

- Климатологи часто говорят о ключевой роли океана…

- Связь есть, хотя она опять же косвенная. Океан теплый – приземной слой воздуха влажный – повышается грозовая активность. А мы уже говорили, что грозы – важный источник акустико-гравитационных волн. После мощных гроз и серебристых облаков в среднем больше. Мы иногда используем эту закономерность, чтобы понять, когда начинать наблюдения. Критерий не железный, но временами срабатывает.

МАГИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПЫЛИ

Итак, мы кое-что поняли: в атмосфере живут и путешествуют волны. Они нагревают одни массы воздуха и охлаждают другие. В это вмешивается солнечная активность, нагревающийся океан, грозы, и все становится запутанным, но какая-то закономерность нащупывается.

Но мы же помним: чтобы получилось серебристое облако, нужны не только низкие температуры и не только водяной пар. Нужно «ядро конденсации» - например, пылинка. А что, если мы оказались под бомбардировкой космической пыли? И именно поэтому над Сибирью явились летние облака?

- В самом деле, - говорит Олег Угольников, - молекуле воды надо за что-то зацепиться, чтобы родился кристаллик льда. Основной источник кристаллизации – это космическая пыль. Ежедневно на Землю падает несколько десятков тонн космической пыли. И она «оседает», то есть зависает, как раз на высоте 80-100 км над планетой. Интересно, что метеорные потоки (например, августовские Персеиды) – далеко не единственные источники пыли. Если активных потоков сейчас нет, это не значит, что пыли мало.

- Есть и другие факторы, - продолжает ученый, - Например, молекулы воды присоединяются к заряженным частицам. Заряженные частицы образуются под воздействием солнечной радиации, скажем, ультрафиолета, но не только.

А вот в то, что серебристые облака напрямую образуются от деятельности человека, от падающих, обратившихся в пыль, спутников, Угольников не верит. Эти процессы, природный и рукотворный, пока несопоставимы по масштабам.

ПОЛЯРНАЯ ФЕЕРИЯ

Но если бы только Сибирь! В середине января жители Петербурга заметили на небе странные облака, но не серебристые, а разноцветные. Их так и зовут: перламутровые. Но считается, что их место – за Полярным кругом…

Облака располагались над территорией Финляндии, говорит Олег Угольников, из Петербурга их созерцали как бы со стороны. Поэтому для финских наблюдателей облака были высоко над горизонтом и переливались разными цветами, а в Питере выглядели побледнее, тем не менее – явление очень редкое.

- Перламутровые облака, - рассказывает Олег Угольников, - с точки зрения условия возникновения - полная противоположность серебристым облакам. Это облака зимние, и им нужна холодная стратосфера. Мы помним, что холодная мезосфера образовалась, наоборот, над теплой стратосферой, так что серебристые и перламутровые облака сосуществовать не могут. В те дни над Финляндией стратосфера была настолько холодна, что сначала конденсировался раствор серной и азотной кислот, всегда присутствующих в стратосфере, потом и замерз водяной пар, образуя кристаллы льда.

- Почему это явление спустилось до широт Петербурга?

- Пока непонятно. В этом есть, конечно, некоторая аномалия. Ее источником, скорее всего, стали те самые планетарные волны, которые формируют глобальное поле температур в стратосфере. Именно с планетарных волн начинаются стратосферные потепления и похолодания. Отчего это случилось именно сейчас – интересный вопрос, надо разбираться.

И все это – на фоне аномально теплого (у поверхности Земли) января. Мы уже говорили: тепло у Земли – холодно в стратосфере. Холодно в стратосфере – тепло в мезосфере. Вот такие парадоксальные температурные связи есть между разными атмосферными слоями.

- Откуда столько аномалий? Невероятные полярные сияния на югах, аномальная радиосвязь – когда в Москве, например, слышат fm-станции из Европы.

- Выскажу исключительно свое мнение. Это первый в истории человечества максимум солнечной активности, когда технические средства фиксации, то есть фотоаппараты и смартфоны, есть у всех. В предыдущем максимуме, 11 лет назад, они были не у всех, а два цикла назад все эти явления в основном снимали на пленку, что существенно сложнее. Это колоссально меняет дело. Я сам в 2024 году был свидетелем полярного сияния, которое практически не было заметно глазом, но на кадре фотоаппарата все небо предстало в красно-зеленых тонах. Без всей современной фототехники и сибирское «серебро», и питерский «перламутр» конечно, могли бы заметить, но существенно сложнее было бы сообщить о наблюдениях, предоставив весь необходимый для обработки материал.

Да, этот цикл активности Солнца посильнее предыдущего, говорит Олег Угольников. Не аномально сильный, но «крепкий». Но никаких колоссальных аномалий в поведении Солнца нет. Да, далеко не все ясно с изменением климата – но вы уже поняли, насколько там все сложно. Да, на Земле появились зоркие и заинтересованные «глаза». От этого стало интереснее наблюдать за небесными явлениями. Очень характерный случай был в начале декабря, когда был открыт маленький астероид, который должен был упасть на Землю через полдня. Время и место входа в атмосферу было точно предсказано, что позволило жителям Якутии во всех деталях снять этот процесс на телефоны. Каких-нибудь 10 лет назад представить себе такое было еще трудно.

Так будем же наслаждаться новизной и открывать новые тайны природы. А аномалий на каждом шагу не надо бояться.

КСТАТИ

Чем выше, тем холоднее – разве нет?

Стоишь в знойный день у подножия горы, немного поднялся – уже прохладно. А на вершине Эвереста и минус 60 бывает. Но примерно с высоты в 15 км начинает… теплеть. На высоте в 50 км воздух прогревается до нуля (а во время упомянутого стратосферного потепления – зимой! – она достигла +27 градусов), еще выше, в уже известной нам мезосфере, охлаждается до -100 и ниже, что может приводить к появлению серебристых облаков. Еще выше атмосфера вновь быстро нагревается. На высоте полета МКС и низкоорбитальных спутников Земли может быть и +200, и +300, и даже больше.

Но нужно помнить: в разреженном газе понятие «температура» теряет бытовой смысл. Частицы воздуха движутся быстро, и по скорости как будто выходит высокая температура. Но самих частиц несопоставимо меньше, чем на уровне моря. К примеру, обычный градусник, вынесенный в открытый космос, показал бы очень низкую температуру, если только его не будут освещать прямые лучи Солнца.

ВАЖНО

Русское «серебро»

Серебристые облака – излюбленная тема отечественной науки. Выше мы писали, что их открыли одновременно в нескольких странах, включая Россию, сказалась и связь «серебра» с Тунгусским метеоритом. В советское время мощный центр наблюдений был близ подмосковной Каширы, и сейчас в Ступино открыт музей серебристых облаков. Большое дело вело Всесоюзное астрономо-геодезическое общество. По его инструкциям тысячи людей фотографировали облака, заносили данные в специальные формы, посылали в единый центр. Сейчас, увы, это стало историей. Но мы стараемся возродить это дело, занимаясь систематическими наблюдениями серебристых облаков каждое лето. А теперь, получается, придется работать и зимой?

ЕСТЬ НЮАНС

Внимательный читатель заметил, что в тексте – термин «акустико-гравитационные волны». О, гравитационные волны! Те самые, предсказанные теорией относительности, а открытые только в 2015 году? Нет. Так уж получилось, что один (почти) термин означает разное. В астрономии гравитационная волна – колебания пространства-времени. Вызванная, скажем, взрывом сверхновой. А в геофизике (и еще некоторых дисциплинах) – волна в веществе (например, в воздухе), произведенная, допустим, массами этого самого воздуха, которые движутся под воздействием гравитации. Неудобно, но так уж сложилось.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

Почему российские корабли долетают до МКС за 3 часа, а остальные за 2 дня (подробнее)

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Черный призрак на фоне Солнца: ученым удалось заснять редкое и жуткое астрономическое явление

Видео выброса плазмы черного цвета на Солнце появилось в Сети (подробнее)

Ученые умоляют людей фотографировать полярное сияние: В небе увидели угрозу

В полярных сияниях заметили подозрительные серые линии (подробнее)