Чтобы лучше понять, как работают мезосферные облака, исследователи НАСА решили воссоздать одно из них. Результаты эксперимента были недавно опубликованы в научном журнале JGR Space Physics.
Полярные мезосферные облака, также известные как серебристые или ночные светящиеся облака, являются, вероятно, самыми экзотическими в атмосфере Земли. Как следует из названия, они встречаются в мезосфере высоких широт на высоте около 80 километров. Эти образования появляются в основном летом, в сезон, когда верхние слои атмосферы достигают самой низкой температуры. Иногда они даже уходят в средние широты. Однако зрелище мимолетно. Они становятся видимыми только тогда, когда солнце проходит за горизонт и его лучи освещают их снизу.
Мезосферное облако в полярной ночи
Хотя известно, что эти облака состоят из мелких кристаллов льда, механизмы, приводящие к конденсации водяного пара на этих экстремальных высотах, остаются малоизученными. Кроме того, их частота в последние десятилетия, похоже, увеличивается, что поднимает вопрос о связи с глобальным потеплением. «Они являются очень чувствительным индикатором изменений в верхних слоях атмосферы: изменений температуры и/или изменений водяного пара», — сказал Ричард Коллинз, физик и исследователь из Университета Аляски.
Мезосферные облака напоминают некую космическую пелену.
Чтобы узнать больше, исследователи НАСА провели эксперимент под названием Super Soaker, чтобы воссоздать одно из этих облаков. Для этого ученые запустили суборбитальную ракету в верхнюю мезосферу над землями Аляски. Достигнув желаемой высоты, пусковая установка выпустила небольшое количество воды. Испытание проходило 26 января 2018 года в заведомо неблагоприятное время для образования серебристых облаков. «Мы хотели убедиться, что мы не смешиваем искусственные и естественные облака», — говорит Ирфан Азим, соавтор исследования. «Таким образом, мы могли быть уверены, что любое наблюдаемое мезосферное облако связано с экспериментом Super Soaker».
Удивительная роль водяного пара
Меньшее, что можно сказать, это то, что проект был поучительным. Таким образом, через восемнадцать секунд после того, как 220 килограммов воды, содержащейся в резервуаре, были выпущены, радары зафиксировали появление мезосферного облака. Рассчитав изменения, необходимые для того, чтобы наблюдаемое образование произошло, авторы обнаружили, среди прочего, что должно было произойти внезапное охлаждение.
«У нас нет прямых измерений температуры облака, но мы можем сделать вывод об изменении температуры, исходя из того, что, по нашему мнению, необходимо для формирования облака», — отмечает Ричард Коллинз, ведущий автор статьи. «С таким количеством воды, единственный способ получить образование облака — это сказать, что в облаке произошло падение температуры примерно на 25 °C». Другими словами, водяной пар принимает непосредственное участие в образовании мезосферных облаков.
Искусственное мезосферное облако, видимое с помощью радара. Вертикальная ось представляет высоту, а горизонтальная ось представляет время. Белая вертикальная линия показывает момент закачки воды.
«Эти результаты показывают, что закачиваемая вода не только действует как резервуар для образования мезосферных облаков, но также активно охлаждает мезосферу, вызывая образование облаков», — говорится в аннотации исследования. «Впервые экспериментально показано, что образование серебристых облаков напрямую связано с охлаждением водяным паром», — добавляет Ирфан Азим. Эти данные имеют прямое значение для космического движения, поскольку запуски ракет выбрасывают большое количество водяного пара в верхние слои атмосферы. Таким образом, это могло, по крайней мере, частично объяснить повторное появление серебристых облаков в течение нескольких десятилетий.
Источник:
