Dangaus reiškiniai, ypač pasižymintys išskirtinėmis optinėmis savybėmis, nuo seniausių laikų žadino žmonių smalsumą. Iki šiol vis dar pakankamai nepažįstami sidabriniai debesys (kitas pavadinimas - poliariniai mezosferiniai debesys; angl. noctilucent clouds) – dar vienas tokių reiškinių pavyzdys.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia
tik entuziazmo.
Naujojo tipo debesų atradimas buvo ganėtinai netikėtas, nes iki XIX a. pab. apie juos nėra jokių žinių, o jau 1885 m. vasarą beveik vienu metu juos pastebėjo keletas mokslininkų visoje Europoje. Atradėjo vardas dažniausiai priskiriamas britų astronomui mėgėjui T. Bekhausui (T. W. Backhouse), nepažįstamus debesis užregistravusiam birželio 8 d. Po dviejų metų vokiečių astronomas O. Jesė (O. Jesse) padarė pirmąsias sidabrinių debesų nuotraukas ir pradėjo sisteminį jų stebėjimą, tačiau net ir po meteorologinių palydovų atsiradimo XX a. antroje pusėje mokslininkai negali užtikrintai paaiškinti naktį švytinčių (lot. noctilucent) debesų susidarymo proceso.
Sidabriniai debesys paprastai stebimi 50° – 65° platumose 80 – 85 km aukštyje, t.y. keliais kilometrais žemiau mezopauzės (todėl jie dar vadinami poliariniais mezosferiniais debesimis). Manoma, kad šie debesys susiformuoja būtent mezopauzėje, o vėliau nusileidžia į mezosferą. Tokiame aukštyje vanduo negali egzistuoti skystame būvyje dėl pernelyg menko atmosferos slėgio (p ≤ 0,01 hPa 80 km aukštyje), tačiau gali kristalizuotis, peršokant skystąjį būvį, t.y. sublimuoti, jei temperatūra nukrenta žemiau -123°C. Dėl subtilios aukštųjų atmosferos sluoksnių cirkuliacijos itin žema temperatūra (≥ ~ -160°C) mezosferoje pasiekiama šiltaisiais metų mėnesiais. Tai paaiškina sidabrinių debesų sezoniškumą: šiaurės pusrutulyje jie stebimi gegužės – rugpjūčio, o pietų pusrutulyje – lapkričio – vasario mėnesiais.
Vis dėlto vandens garų kilmė tokiame aukštyje nežinoma. Manoma, jog dalis vandens į mezosferą patenka natūralios vertikaliosios cirkuliacijos atmosferoje būdu, tačiau šis procesas labai lėtas ir nepastovus. Kita vertus vanduo vidurinėje atmosferoje gali susidaryti ir vykstant metano - hidroksilo cheminei reakcijai: CH4 + OH → CH3 + H2O. Šie cheminiai junginiai gana gausiai paplitę mezosferoje, tačiau nenustatyta ar tokiu būdu pagaminama pakankamai vandens garų debesims susidaryti.
Poliariniai mezosferiniai debesys matomi tik saulės diskui esant žemiau regimojo horizonto kaip melsva ar sidabrine (retais atvejais auksine ar rausva) spalva spindintys dažniausiai plunksnas primenantys debesys. Tokias optines savybes apibrėžia ypatinga šių debesų morfologija, kuriai būdingi itin maži (40 – 100 nm skersmens) ir retai pasiskirstę (~100 dalelių cm-3) ledo kristalai bei santykinai nedidelis debesų storis (≤ 2 km). Dėl šių savybių sidabrinių debesų optinis gylis toks mažas (10-6 – 10-4), kad dienos metu jie iš vis nematomi. Geriausia šio tipo debesis stebėti, kai saulė yra 6° - 16° žemiau regimojo horizonto (stebėjimo schema parodyta antroje šio straipsnio iliustracijoje). Būdingą melsva spindesį sidabriniams debesims suteikia saulės šviesos išsklaidymas (Reilio sklaida, angl. Rayleigh scattering).
Pastaruoju metu stebima sidabrinių debesų intensyvumo augimo ir plėtros vidutinių platumų kryptimi tendencija. Dėl šios priežasties buvo iškelta hipotezė, kad poliariniai mezosferiniai debesys gali būti susiję su klimato kaita. Nustatyta, jog temperatūros augimas troposferoje sukelia stipresnį mezosferos atšalimą. Be to, NASA mokslininkai apskaičiavo, kad raketų skrydžių metu į aukštutinius atmosferos sluoksnius patenka nemažai vandens garų, iš kurių gali formuotis sidabriniai debesys. Vis dėlto pripažįstama, jog raketų skrydžiai atsakingi tik už dalį sidabrinių debesų, o žmonijos įtaka šiam reiškiniui taip pat arba labai menka, arba nepakankamai ištirta.
Galų gale galima teigti, jog sidabriniai debesys, nors ir atrasti prieš daugiau nei 100 metų, vis dar yra naujas ir mažai ištirtas Žemės atmosferos reiškinys. Detalesnius šių debesų tyrimus apsunkina ne tik jų pasireiškimo sezoniškumas ir regioniškumas, bet ir brangūs tiesioginiai jų matavimai, nes meteorologiniai palydovai skrieja aukščiau sidabrinių debesų maksimalaus aukščio, o atmosferiniai zondai nepakyla iki minimalaus aukščio. Vis dėlto aukštieji atmosferos sluoksniai sulaukia vis daugiau mokslininkų dėmesio dėl juose atrandamų naujų reiškinių (pavyzdžiui, „kaukų“ (ang. sprites) ar mėlynųjų srautų (ang. blue jets)), todėl netolimoje ateityje taip pat galima tikėtis ir daugiau informacijos apie poliarinius mezosferinius debesis.
Schröder W. 2001. Otto Jesse and the Investigation of Noctilucent Clouds 115 Years Ago. Bulletin of the American Meteorological Society. Vol. 82, No. 11, 2457 – 2468.
Zahn U. 2003. Are Noctilucent Clouds Truly a "Miner's Canary" for Global Change? EOS, Transactions, American Geophysical Union. Vol. 84, No. 28, 261-268.