Серебристые, или ночные светящиеся, облака видны тогда, когда обычные облака уже погрузились в тень. Они формируются не в тропосфере, где происходит привычная погода, а в холодной летней мезопаузе на высотах порядка 80 километров. Наблюдатель стоит в сумерках, но Солнце за горизонтом всё ещё освещает высокие ледяные кристаллы снизу — отсюда металлическое голубовато-белое свечение.
Почему облако вообще может существовать так высоко
Мезосфера очень разрежена, поэтому одного водяного пара недостаточно: молекулам нужна поверхность, на которой образуется лёд. Роль ядер конденсации играют мельчайшие частицы метеорной пыли и другие аэрозоли. Воды там крайне мало по земным меркам, но при температурах летней мезопаузы ниже примерно −120 °C её хватает для микроскопических ледяных частиц.
Парадоксально, но в полярной мезосфере самые низкие температуры наблюдаются летом. Атмосферная циркуляция вызывает подъём воздуха, его расширение и охлаждение. Поэтому сезон серебристых облаков в высоких широтах приходится прежде всего на недели вокруг летнего солнцестояния соответствующего полушария.
Почему они становятся видны после захода Солнца
Высота делает геометрию наблюдения необычной. После заката нижняя атмосфера над человеком уже находится в земной тени, поэтому обычные облака темнеют. Но на 80–85 километрах солнечные лучи ещё могут проходить над краем Земли и подсвечивать ледяной слой. На тёмном фоне сумеречного неба тонкие облака становятся особенно контрастными.
Чаще всего их ищут невысоко над горизонтом через некоторое время после заката или до рассвета. Структура может выглядеть как тонкие волны, гребни, нити и сетка. Эти формы отражают внутренние гравитационные волны атмосферы — колебания слоёв воздуха под действием плавучести — и другую динамику верхней атмосферы, поэтому изображения полезны не только эстетически.
Чем серебристые облака отличаются от перламутровых и обычных
Перламутровые облака тоже очень высокие и ярко окрашены, но они находятся в стратосфере, обычно примерно на 15–30 километрах, и связаны с полярной зимней атмосферой. Серебристые облака расположены намного выше — в мезосфере — и чаще имеют холодный голубовато-серебряный оттенок без радужного перламутрового блеска.
Высокие перистые облака тропосферы могут оставаться освещёнными после заката дольше низких, но всё равно находятся в несколько раз ниже. Практический признак серебристых облаков — поздняя сумеречная видимость, очень тонкая волнистая структура и сезонность на высоких широтах.
Что они рассказывают о верхней атмосфере
Наблюдения показывают, что частота и широтный диапазон ночных светящихся облаков меняются. На них влияют температура мезосферы, количество водяного пара, атмосферные волны и солнечная активность. Метан тоже косвенно важен: после окисления в верхней атмосфере он становится одним из источников воды.
Поэтому серебристые облака иногда называют чувствительным индикатором изменений верхней атмосферы. Однако простая формула «их стало больше — значит это прямой термометр глобального потепления» была бы неверной: мезосфера реагирует на климатические изменения иначе, чем поверхность, а наблюдаемость зависит сразу от нескольких процессов. Их ценность именно в том, что они позволяют увидеть динамику слоя, куда обычные метеозонды почти не добираются.
Наблюдать серебристые облака можно и без специального прибора, но научные измерения используют лидары, спутниковые датчики и камеры, которые восстанавливают высоту, размер частиц и волновую структуру. Особенно ценны серии наблюдений за много лет: отдельная яркая ночь говорит о погоде мезосферы, а устойчивые статистические сдвиги — о более долгих изменениях атмосферы.
При этом яркость на фотографии зависит не только от физического количества льда. Экспозиция камеры, прозрачность нижней атмосферы, угол Солнца и геометрия слоя резко меняют вид сцены. Поэтому вирусное фото необычно ярких облаков само по себе не является доказательством рекордного события или нового климатического режима.
Серебристые облака особенно интересны ещё и потому, что мезосфера находится между привычными зонами наблюдений: она слишком высока для самолётов и большинства шаров, но слишком низка для устойчивых спутниковых орбит. Поэтому оптические облачные структуры фактически становятся трассерами слоя атмосферы, который иначе трудно измерять непрерывно.
Цвет тоже несёт физическую информацию лишь ограниченно. Голубоватый оттенок связан с рассеянием света очень мелкими ледяными частицами, но баланс цветов сильно меняют сумеречный спектр и камера. Поэтому научные работы получают размеры частиц из многоволновых измерений, а не из субъективного впечатления «насколько облако синее».