الغيوم المضيئة: الغلاف الجوي. "السحب الليلية" أعلى السحب في الغلاف الجوي للأرض

قبل بضع مئات من السنين فقط، كانت الأرض مليئة بالمجهول، ومن أجل رسم البقع الفارغة، تم رسم سكان أصليين افتراضيين برؤوس كلاب ووجوه بشرية على بطونهم على الخرائط الجغرافية. منذ ذلك الحين، تضاءلت الألغاز على كوكبنا. الأكثر إثارة للاهتمام هي تلك التي العلم الحديثمازلت لا أستطيع معرفة ذلك...

سيرجي سيسويف

استقطاب الضوء الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية. استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية هو ظاهرة التذبذب الاتجاهي لمتجهات شدة المجال الكهربائي والمغناطيسي. الاستقطاب الخطي هو حالة خاصة من الاستقطاب عندما تكون اهتزازات متجه الشدة الحقل الكهربائيتكمن في نفس الطائرة

اليوم، تُستخدم تركيبات الليدار (LIDAR، تحديد الضوء الإنجليزي واكتشافه ونطاقه)، والتي يعمل فيها الليزر كمصدر لشعاع الضوء، على نطاق واسع لدراسة الغلاف الجوي. ويعود جزء صغير من إشعاعه المتناثر في الغلاف الجوي ويتم التقاطه بواسطة جهاز الاستقبال. وهذا يجعل من الممكن حساب المسافة من التثبيت إلى منطقة الغلاف الجوي التي تشتت الإشارة من وقت وصول الإشارة المنعكسة. في الصورة ليدار مرصد بيير أوجيه (الأرجنتين)

يوضح الرسم البياني بوضوح مبدأ تشغيل تركيب الليدار. لسوء الحظ، فإن الطريقة بها قيود لا يمكن التغلب عليها: فهي تتطلب سماء صافية - في السحب الكثيفة، يُفقد شعاع الليزر بالكامل تقريبًا

تتشكل السحب الليلية المضيئة على ارتفاع حوالي 80 كم، في المنطقة المتاخمة للغلاف المتوسط ​​والغلاف الحراري - ما يسمى بفترة الميزوبوز. طبقة الميزوسفير باردة، حيث تنخفض درجة الحرارة فيها إلى -150 درجة مئوية. يتميز الغلاف الحراري بدرجات حرارة عالية جدًا - الهواء (إذا كان من الممكن تسمية هذه المادة المتخلخلة بشكل رهيب) تحت تأثير الإشعاع الشمسي يسخن أحيانًا حتى 1500 كلفن. تركيز جزيئات الغاز في الغلاف الحراري منخفض جدًا لدرجة أن الآليات المعتادة لنقل الطاقة الحرارية لا يعمل عمليا، والطريقة الوحيدة لتبريد - تشع الطاقة. إنهم "يعيشون" في مثل هذه الظروف الصعبة غيوم ليلية

إن سبب ملاحظة السحب الليلية المضيئة في الليل وليس أثناء النهار واضح من الرسم البياني أعلاه. بينما الراصد لا يزال في "منطقة الليل"، تقع السحب الليلية المضيئة في المنطقة المضاءة بنور الشمس؛ الغيوم المضيئة "تحب" ليس الليل فحسب، بل ليل الصيف أيضًا. السبب بسيط. ومن الغريب أن طبقة الميزوسفير العليا تبرد بقوة أكبر في الصيف: وهذا هو السبب في ديناميكيات تدفقات الهواء في الغلاف الجوي. لا توجد أيضًا مشاكل في مراكز التبلور - فبعد كل شيء، فإن الجسيمات الدقيقة ذات الأصل النيزكي موجودة بالفعل في الغلاف الجوي المتوسط

في يونيو 1885، مع فاصل زمني لعدة أيام، لاحظ العديد من علماء الفلك الأوروبيين ظاهرة غير عادية: سحب غريبة لبنية غير مرئية سابقًا، تتوهج في المساء أو في شفق الصباح الباكر، عندما كانت الشمس تحت الأفق. وفي ألمانيا، رصد هذه الظاهرة عالما الفلك أوتو جيسي وتوماس ويليام باكهاوس، وفي النمسا-المجر بواسطة فاتسلاف لاسكا، وفي روسيا بواسطة فيتولد كارلوفيتش سيراسكي. وبما أن جميع الملاحظات الأولى تم إجراؤها بشكل مستقل عن بعضها البعض، فسيكون من الظلم اعتبار شخص واحد هو المكتشف. أولى جيسي وتسيراسكي أكبر قدر من الاهتمام للظاهرة الجديدة. تمكن الأخير من تحديد ارتفاع السحب الجديدة فوق سطح الأرض بدقة مقبولة - حوالي 75 فيرست. لقد كان أول من أسس الكثافة البصرية الضئيلة للسحب - فتألق النجوم "المغلقة" بها لم يفقد قوته تقريبًا! أجرى جيسي أيضًا قياسات مماثلة، ولكن بدقة أقل قليلًا. لكنه هو الذي جاء بالاسم الذي انتشر منذ ذلك الحين - "السحب الفضية". في الأدبيات باللغة الإنجليزية، تسمى هذه الظاهرة عادة السحب الليلية المضيئة أو (خاصة في مواد ناسا) سحب الميزوسفير القطبية - PMC.

شروط الوجود

بحلول نهاية القرن التاسع عشر، كان هناك العديد من علماء الفلك في أوروبا الذين يراقبون السماء بانتظام. حتى صيف عام 1885، لم يصف أي منهم أي شيء يشبه السحب الليلية المضيئة. ربما لم يتم تسجيل الملاحظات السحابية التاريخ العلميبسبب التفاهة؟ ولكن بحلول عام 1885، كان نفس Witold Cerasky قد شارك بالفعل في قياس الضوء لسماء الشفق لمدة عشر سنوات تقريبًا. تتطلب هذه المهمة المضنية اهتمامًا وثيقًا بأي سحب قد تشوه البيانات. كتب تسيراسكي: "سيكون من الصعب جدًا بالنسبة لي ألا ألاحظ ظاهرة لا تغطي أحيانًا أكثر من قبو السماء بأكمله". شارك أوتو جيسي نفس الرأي. لذلك، سوف ننطلق من حقيقة أن السحب الليلية المضيئة لم يتم ملاحظتها فعليًا قبل صيف عام 1885، وربما لم تكن موجودة. وبطبيعة الحال، جرت محاولات لشرح حداثة الطبيعة بسرعة كبيرة. ويبدو أن التفسير الأكثر منطقية في تلك اللحظة هو الانفجار الكارثي لبركان كراكاتوا على أراضي إندونيسيا الحديثة، والذي أدى إلى انفجار قويوالتي رفعت الجزيرة بأكملها في الهواء حرفيًا. كانت هناك نظريات أخرى - سننظر إليها أدناه. ولكن قبل أن نقول أي شيء عن السحب الليلية المضيئة نفسها، يجدر بنا الانتباه إلى الظروف التي توجد فيها.

الغلاف الجوي للأرض جسم معقد يتميز بظروف مختلفة. حسب الارتفاع، يتم تقسيمها عادةً إلى طبقة التروبوسفير (حتى 10 كم)، والستراتوسفير (10−50 كم)، والميزوسفير (50−85 كم)، والغلاف الحراري والغلاف الخارجي. تتشكل السحب الليلية المضيئة في المنطقة المتاخمة للطبقة المتوسطة والغلاف الحراري - وهو ما يسمى بفترة الميزوبوز.

تختلف الظروف الفيزيائية فوق وتحت فترة الميزوبوز. طبقة الميزوسفير باردة، حيث تنخفض درجة الحرارة فيها إلى -150 درجة مئوية. على العكس من ذلك، يتميز الغلاف الحراري بدرجات حرارة عالية جدًا - حيث ترتفع درجة حرارة الهواء أحيانًا إلى 1500 كلفن تحت تأثير الإشعاع الشمسي. إن تركيز جزيئات الغاز في الغلاف الحراري منخفض جدًا لدرجة أن الآليات المعتادة لنقل الطاقة الحرارية لا تعمل، والطريقة الوحيدة للتبريد هي إشعاع الطاقة.

والآن تخيل أي نوع من السحب يمكن أن يظهر في مثل هذه الظروف "القاسية"؟ السحب السمحاقية الركامية العادية "تعيش" في طبقة التروبوسفير، على ارتفاع 5-6 كم، وهي تشبه الضباب المائي. يمكن تشبيه السحابة التي يمكن أن تتشكل على ارتفاع 70 كيلومترًا بشخص تكيف مع الوجود دون معدات حماية، على سبيل المثال، على كوكب المشتري...

من أين أتوا؟

ذكرنا أعلاه الفرضية البركانية الخاصة بتكوين السحب الليلية المضيئة، التي اقترحها الفيزيائي الألماني فريدريش كولراوش في نهاية القرن التاسع عشر. للأسف، أظهرت الدراسات اللاحقة أن خصائص السحب وخصائص الهباء الجوي البركاني المعلق في الغلاف الجوي مختلفة تمامًا.

في العشرينيات من القرن الماضي، اقترح الباحث النيزكي ليونيد كوليك فرضية حول أصل السحب الليلية المضيئة من النيزك - ووفقًا لها، فهي تتكون من جزيئات صغيرة من مادة نيزكية منتشرة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. في الواقع، أظهرت الدراسات التي أجريت على طبقة الميزوسفير بواسطة صواريخ الأرصاد الجوية في ستينيات القرن العشرين أن السحب الليلية المضيئة تحتوي على كمية معينة من المادة التي من الواضح أنها من أصل نيزكي. ولكن بحلول ذلك الوقت كانت هناك نظرية أخرى موجودة بالفعل في الاتجاه العلمي - نظرية التكثيف، التي بدأها الفيزيائي السوفيتي إيفان أندريفيتش خفوستيكوف.

من السمات المهمة للسحب الليلية المضيئة أنه يتم ملاحظتها من سنة إلى أخرى على نفس الارتفاعات (حوالي 80 كم)، ونفس خطوط العرض (50-70 درجة) وفقط في فصل الصيف، ويتم اتباع كل هذه القواعد في الشمال، وفي نصفي الكرة الجنوبي. ولم تتمكن الفرضيات البركانية أو النيزكية من تفسير هذه الحقائق. تشير نظرية التكثيف إلى أن السحب الليلية المضيئة تتكون من بلورات ثلجية صغيرة مجمدة على جزيئات الهباء الجوي. وتقع المنطقة التي تظهر فيها هذه الرقائق الجليدية النانوية على ارتفاع حوالي 90 كيلومترًا، ومن هناك تنجرف تدريجيًا إلى الأسفل تحت تأثير الجاذبية، ويزداد حجمها. وعلى ارتفاع حوالي 85 كيلومتراً تصبح مجموعاتها مرئية عند الغسق عندما تضاء بالشمس من الأسفل - وتظهر السحب. لتكوين مثل هذه الجليد الطافي، هناك حاجة إلى ثلاثة شروط على الأقل: درجة حرارة منخفضة، ورطوبة كافية، ووجود مراكز التبلور.

المشكلة الأكبر هي رطوبة الهواء. تعد الكيلومترات العليا من طبقة الميزوسفير أكثر جفافاً من الصحراء الكبرى - حيث لا يوجد هناك سوى القليل من المياه وتأتي بشكل رئيسي من مصدرين. هذا هو، أولا، بخار الماء من الأسفل، وثانيا، تدمير جزيئات الميثان تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية الشمسية، وبعد ذلك يتم تشكيل الماء بمشاركة الأكسجين الجوي. تكمن الصعوبة في أن جزيئات الماء تحت التأثير اشعاع شمسيتتفكك أيضًا - متوسط ​​​​مدة حياتهم في فترة انقطاع الطمث هو عدة أيام. ليس من الواضح تمامًا تحت أي ظروف وفي أي إطار زمني يمكن أن تتراكم كمية كافية من الماء في فترة انقطاع الطمث، لذلك، على الرغم من أن نسخة التكثيف معقولة، إلا أن السؤال لا يزال بعيدًا عن الإغلاق.

أدوات الدراسة

دراسة السحب الليلية المضيئة ليست بالأمر السهل. الهواء فوق طبقة الستراتوسفير مخلخل لدرجة أنه لا يمكن لطائرة أو منطاد البقاء فيه. الطائرة الوحيدة القادرة على الوصول إلى مثل هذه الارتفاعات هي الصاروخ. وهذا يخلق إزعاجًا كبيرًا للباحثين: فالصاروخ الذي يطير بسرعة عالية يبقى في المنطقة المدروسة لبضع ثوان ويكون اتصاله بالبيئة محدودًا للغاية. إطلاقه غير ممكن من أي مكان وهو مكلف للغاية.

في النصف الأول من القرن العشرين، تم اقتراح استخدام الاستشعار البصري لدراسة الغلاف الجوي. في البداية، تم استخدام ضوء كشاف قوي لهذا الغرض. قدم التشتت الملحوظ لشعاع الضوء معلومات حول تكوين وحالة الكتل الهوائية. في الولايات المتحدة الأمريكية، تم استخدام سبر الكشاف بشكل أساسي لتحديد كثافة الهواء ودرجة الحرارة، وفي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، اعتبرت أيضًا دراسة الهباء الجوي في الغلاف الجوي مهمة مهمة، حيث تم استقطاب شعاع الكشاف ثم تمت دراسة توزيع الاستقطاب مع الارتفاع. بالطبع، لم يكن الكشاف كمصدر للضوء مريحًا للغاية - لم يتجاوز سقف السبر 70 كم أبدًا.

منذ الستينيات، تم استخدام ما يسمى بأنظمة الليدار، حيث يكون الليزر هو مصدر شعاع الضوء، بشكل متزايد لدراسة الغلاف الجوي. ويعود جزء صغير من إشعاعه المتناثر في الغلاف الجوي ويتم التقاطه بواسطة جهاز الاستقبال. إشعاع الليزر متماسك ويمكن تحديد طوله الموجي واستقطابه بدقة كبيرة. يمكن أن ينبعث شعاع الليزر لفترة زمنية محددة بدقة عالية. هذا يحدد طول شعاع الضوء. ويتيح ذلك استخدام وقت وصول الإشارة المنعكسة لحساب المسافة من التثبيت إلى منطقة الغلاف الجوي التي تشتت الإشارة بدقة عدة أمتار. حسنًا، تحمل خصائص الإشعاع المنعكس (المتناثر) معلومات عن البيئة التي انعكس منها.

الأداة الثانية المهمة هي دراسة استقطاب الضوء. حقيقة أن ضوء الشمس الذي نراه مستقطب، اكتشفه فرانسوا أراغو في عام 1809، كما أثبت أن الحد الأقصى للاستقطاب يكون على مسافة زاوية قدرها 90 درجة من الشمس. تتأثر درجة استقطاب الضوء بخصائص الوسط الذي ينتشر فيه. وهذا ما تعتمد عليه الطريقة. والأمر اللافت للنظر بشكل خاص هو أنه عند الشفق، عندما تضيء الشمس تحت الأفق الغلاف الجوي للأرض من الأسفل، يوفر قياس الاستقطاب معلومات حول خصائص طبقة معينة من الهواء تكون أكثر سطوعًا في تلك اللحظة. وهكذا، من خلال قياس الاستقطاب أثناء الشفق، يمكن الحصول على توزيع الخصائص على الارتفاع.

مع بداية عصر الفضاء، برز سؤال حول إمكانية رؤية السحب الليلية المضيئة من الفضاء. كان أول جهاز تم إنشاؤه خصيصًا لأبحاث طبقة الميزوسفير والسحب الليلية المضيئة هو القمر الصناعي الأمريكي AIM (علم طيران الجليد في طبقة الميزوسفير)، الذي تم إطلاقه في عام 2007 وما زال يعمل في مداره.

... ونيزك تونغوسكا

أشهر مشاهدة جماعية للسحب الليلية المضيئة حدثت في صيف عام 1908، مباشرة بعد سقوط نيزك تونجوسكاومنطقيًا فيما يتعلق به. بدأت "الليالي البيضاء" في جميع أنحاء أوروبا تقريبًا بسبب السحب المضيئة، حتى في الأماكن التي لم يسمع بها أحد من قبل. وذكر شهود عيان أنه كان هناك ما يكفي من الضوء في منتصف الليل لقراءة صحيفة. لسوء الحظ، لم يتم إجراء أي قياسات مفيدة تقريبًا، وتختلف التقديرات الحديثة بشكل كبير - تشير التقديرات إلى أن إضاءة تلك الليالي أعلى بمقدار 10-8000 مرة من الخلفية الطبيعية.

المعاصرون، كقاعدة عامة، لم يربطوا السحب غير العادية مع نيزك تونجوسكا، لأنهم لم يعرفوا بوجودها. كانت حقيقة سقوط بعض الأجرام السماوية في مكان ما في مقاطعة ينيسي معروفة - حتى أنهم حاولوا البحث عنها، لكن العلماء لم يتمكنوا من تقييم الحجم الحقيقي لما حدث إلا بعد عقدين من الزمن. بالإضافة إلى ذلك، كان في تلك الأماكن التي لم يلاحظ فيها أي شذوذ في الغلاف الجوي، على الأقل واضحة. تم تفسير الإضاءة الليلية بالبراكين، والتي بدت معقولة في ذلك الوقت.

من وجهة نظر أفكار اليوم، لا تزال السحب الليلية المضيئة في صيف عام 1908 مرتبطة على الأرجح بتونغوسكا - ولكن كيف؟ وعلى الرغم من أن هناك حوالي مائة رواية لما حدث في عام 1908، إلا أن العلماء لديهم أكبر ثقة في اثنين: النيزك والمذنب. يتعثر النيزك في مشكلة أساسية: أين ذهبت الحصاة؟ يبدو المذنب أفضل من جميع النواحي، ولكن يبدو من الصعب تفسير ظهور السحب الليلية المضيئة بداخله. كان من المفترض أن تطير المادة المنتشرة في الغلاف الجوي بعيدًا عن فانافارا إلى الشرق، وكانت السحب الليلية المضيئة مرئية في فلاديفوستوك وطوكيو - لكن لم يحدث شيء من هذا القبيل. بالإضافة إلى ذلك، يصل حجم “الهالة” المذنب إلى مئات الآلاف وأحيانا ملايين الكيلومترات. عند الاقتراب من الأرض تقريبًا من اتجاه الشمس، من المفترض أن يكون الضيف الذيل قد قام بإيداع الغبار في الغلاف الجوي قبل يومين من السقوط، وكان من شأن دوران الأرض أن يوزع كل المادة بالتساوي حول المحيط بطريقة طبيعية تمامًا .

لذلك اتضح أن ظاهرة تونغوسكا الغامضة تزيد بشكل كبير من عدد الأسئلة حول السحب الليلية المضيئة. بعد مرور 125 عامًا على رؤية فيتولد كارلوفيتش تسيراسكي غيومًا غير عادية في السماء في الصباح، ما زلنا لا نستطيع أن نقول على وجه اليقين أننا نفهم من أين وكيف أتت.

السحب الليلية المضيئة، التي تتشكل تقريبًا على حدود الغلاف الجوي والفضاء للأرض، مما يعقد دراستها بشكل كبير، لا تزال تحتفظ بالعديد من الأسرار حول طبيعتها وأصلها.

يمكن العثور على أول دليل موثق لمراقبة السحب الليلية المضيئة في الأعمال الفلكية لعلماء العالم القديم. يعود تاريخ هذه السجلات إلى منتصف القرن السابع عشر وتتميز بالندرة الشديدة وعدم المنهجية والحقائق المتناقضة. فقط في صيف عام 1885 جذبت هذه الظاهرة الغريبة انتباه العديد من علماء الفلك دول مختلفةنصف الكرة الشمالي. تم تقاسم شرف اكتشاف السحب غير العادية بناءً على نتائج الملاحظات المستقلة بين العالم الروسي V.K.Tserasky والعالم الألماني T.W.Backhouse. لقد كان عالم الفلك المحلي هو الذي تناول دراسة ظاهرة جديدة في العلوم بمسؤولية أكبر. لقد كان قادرًا على تحديد المسافة التقريبية لحدود ظهور عملية جوية فريدة من نوعها (حوالي 80 كم) والكثافة البصرية الضئيلة لهذه التكوينات. وعلى مدى السنوات الثلاث التالية، تمت دراسة السحب الليلية المضيئة من قبل عالم ألماني آخر، هو أوتو جيسي. وأكد البيانات التي حصل عليها تسيراسكي وأعطى الظاهرة المكتشفة حديثا اسمها الحالي.

معلومات عامة

السحب الليلية المضيئة (الليلية المضيئة والقطبية متوسطة الشكل) هي حاملة للسجلات في الغلاف الجوي للأرض، ويتراوح ارتفاع تكوينها بين 70-95 كم. لا يمكن تشكيل ظواهر من هذا النوع إلا في مناطق الستراتوسفير ذات درجات الحرارة الدنيا التي تتراوح من -70 إلى -120 درجة مئوية. ووقت ظهور السحب الليلية هو شفق المساء وشفق الفجر. إن ميزات المنطقة التي تتم فيها عمليات تكوينها جعلت من المستحيل عمليا لسنوات عديدة الحصول على معلومات موضوعية حول هذه الظاهرة الجوية المذهلة. وشملت العوامل السلبية الإضافية القرب من الفضاء، واختراق جزيئات المادة النيزكية والغبار بين النجوم، وتأثير المجالات المغناطيسية، والتفاعلات الفيزيائية والكيميائية المختلفة، واعتماد عمليات الرصد على موقع الأرض والوقت من اليوم. بالإضافة إلى ذلك، تبين أنه يصعب الوصول إلى ارتفاع السحب الليلية المضيئة في طبقة الميزوسفير بالنسبة للعديد من الطائرات الحديثة (مرتفع جدًا بالنسبة للطائرات، ومنخفض بالنسبة للأقمار الصناعية). اليوم في الدراسة والبحث ظاهرة فريدة من نوعهايهيمن ممثلو الاتجاهات الجيوفيزيائية والفلكية في العلوم.

خصائص وأنواع

صورة على الإنترنت للسحب الليلية المضيئة من القمر الصناعي AIM

يتكون أساس السحب الليلية المضيئة من بلورات من الرطوبة المجمدة التي تتكثف ثم تشكل قشرة جليدية حول جزيئات مجهرية (0.1-0.7 ميكرون) ذات أصل أرضي أو كوني. وهذا ما يفسر الشفافية القصوى لهذه التكوينات، والتي تمنع فقط جزء من الألف من تدفق الضوء.

يمكن رؤية النجوم بوضوح من خلال السحب الليلية المضيئة. يمكن أن يكون جوهر البلورات عبارة عن أجزاء غير مرئية من مادة نيزكية أو مذنبية، أو غبار بركاني أو بين الكواكب، أو جزيئات بخار الماء المجمدة. ومنذ اكتشاف هذه الظاهرة طرح العلماء افتراضات مختلفة حول أسبابها وأصلها. وتطورت الفرضيات على النحو التالي: بركاني (منذ عام 1887)، نيزكي (منذ عام 1926)، تكثف (منذ عام 1950). وظهرت نظريات أخرى بشكل دوري، تحاول تفسير الظاهرة الجوية بالاستعانة بالظواهر الجيوفيزيائية المختلفة، لكنها لم تحظ بتأييد في الأوساط العلمية.

للسحب الليلية المضيئة بنية متنوعة، وعلى أساسها تم تصنيفها حسب هذه الخصائص إلى عدة أنواع:

• فلور- الشكل الأكثر بدائية، ويتميز بهيكل غير واضح وتوهج أبيض باهت.
• شرائط- الاصطفاف في خطوط صغيرة متوازية أو متشابكة، تذكرنا بالطائرات النفاثة. يمكن تعريفها بشكل حاد أو عدم وضوحها.
• أمواج- يشبه إلى حد كبير سطح الماء تشوهه التموجات الصغيرة. وهي مقسمة إلى 3 أنواع فرعية.
• دوامات- تمثل دوامات ملتوية على شكل حلقة مع جزء مركزي داكن. بناءً على نصف قطر الهيكل وتعقيده، يتم تمييز 3 مجموعات فرعية، آخرها يتضمن الظاهرة النادرة - السحب التي تشبه مادة مضيئة متناثرة من انفجار.

اليوم، السحب الليلية المضيئة هي تشكيلات فريدة وفريدة من نوعها تحمل معلومات مهمة علميا حول العمليات التي تحدث في فترة الميزوبوس. ويتم البحث في هذه الظاهرة باستخدام طرق السبر الصاروخية والليزر والراداري، مما يوفر معلومات جديدة حول حركات الأمواج الجوية والرياح على ارتفاعات عالية والعمليات التي تؤثر على تغيراتها الزمنية.

معرض الصور

شروط ووقت المراقبة

خلال ساعات النهار، من غير المرجح أن يتم العثور على السحب الليلية المضيئة ورؤيتها في السماء. وقتهم هو سماء مظلمة صافية في المساء العميق أو عند شفق الفجر، عندما ينخفض ​​نجم الأرض بمقدار 6-12 درجة تحت الأفق. في هذه الفترة أشعة الشمستوقف عن إلقاء الضوء على كتل الغلاف الجوي السفلي، واستمرار تأثيرها على المناطق العليا المتخلخلة: الستراتوسفير والميزوسفير. الخلفية التي تم إنشاؤها في مثل هذه الظروف هي الأمثل لمراقبة جمال السحب الليلية المضيئة. على الرغم من قوة الرياح الكبيرة على الارتفاعات العالية، إلا أن الأجسام المتكونة تكون ثابتة تمامًا، مما يسهل دراستها وتصويرها، مما يخلق فرصة ممتازة لفحص جميع التفاصيل ظاهرة نادرة. يمكن لسكان نصفي الكرة الجنوبي والشمالي الاستمتاع بالأشكال والألوان الرائعة للسحب الليلية المضيئة. بالنسبة للأول، يكون ذلك ممكنًا في يناير وفبراير عند خط عرض 40 درجة -65 درجة، بالنسبة للأخير - يونيو ويوليو، 45 درجة -70 درجة. أكثر مكان ممكن لظهور الأجسام هو الجزء الشمالي من السماء على ارتفاع فوق الأفق من 3 إلى 15 درجة.

رحلات السحب الليلية المضيئة في سماء بيلاروسيا في صيف 2013!

تم الحصول على أول صور عالية الجودة للسحب الليلية المضيئة من قبل العالم الألماني أوتو جيسي في عام 1887.

ومن الصعب للغاية تمييز التكوينات الجوية الفريدة من هذا النوع عن نظيراتها الريشية، لذلك ينشأ الارتباك بشكل دوري بين محبي عروض الضوء السماوي حول هذه المسألة.

بالنسبة لسكان روسيا، ستكون المنطقة المثالية لمراقبة هذه الظاهرة المثيرة للاهتمام هي خطوط العرض من 55 درجة إلى 58 درجة.

وفي نصف الكرة الأرضية الذي نعيش فيه، لا تتاح الدراسة والأبحاث المتعلقة بالسحب الليلية المضيئة إلا لعلماء الفلك وأخصائيي الأرصاد الجوية من الاتحاد الروسي وكندا وأوروبا الشمالية. علاوة على ذلك، فإن الحد الأقصى لمساهمة الاكتشافات في هذا المجال لا ينتمي إلى العلماء المحترفين، بل إلى الهواة.

نطاق الارتفاع الذي تحدث فيه عمليات تكوين الظاهرة قادر لسبب غير مفهوم على الضغط إلى 80-85 كم، والتوسع بعد ذلك إلى 60-120 كم.

السبب الرئيسي للتوهج الملون للسحب الليلية المضيئة هو تأثير تشتت طيف ضوء الشمس فوق البنفسجي.

بحلول عام 2007، قام المتخصصون في وكالة ناسا بتطوير وإطلاق مشروع AIM. تتكون المهمة من قمر صناعي تسجل أجهزته العمليات الرئيسية التي تحدث في الغلاف الجوي لكوكبنا. لقد وسعت الأدوات عالية الدقة مجال المعرفة التركيب الكيميائيالسحب الليلية المضيئة من خلال تحليل وقياس بلورات الجليد وجزيئات الغاز وجزيئات الغبار الكوني.

محاضرة يلقيها أو.س. Ugolnikov حول السحب الليلية المضيئة

السحب الليلية المضيئة هي أعلى تشكيلات السحب في الغلاف الجوي للأرض، وتتكون على ارتفاعات تتراوح بين 70-95 كم. وتسمى أيضًا سحب الميزوسفير القطبية (PMC) أو السحب الليلية المضيئة (NLC). إنه الاسم الأخير الذي يتوافق بدقة أكبر مع اسمهم مظهرويتم قبول شروط ملاحظتها كمعيار في الممارسة الدولية.

كقاعدة عامة، تكون مرئية منخفضة فوق الأفق، على ارتفاع 3-10 درجات في الجزء الشمالي من السماء (للمراقبين في نصف الكرة الشمالي). مع الملاحظة الدقيقة يتم ملاحظتها كل عام، لكنها لا تصل إلى درجة سطوع عالية كل عام. في كتاب ف.أ. يوفر "السحب الليلية المضيئة وملاحظتها" في برونشتن بيانات من كتالوج السحب الليلية المضيئة الذي تم تجميعه بواسطة N.P. Fast استنادًا إلى 2000 عملية رصد للأعوام 1885-1964. يقدم هذا الكتالوج التوزيع التالي لنقاط المراقبة حسب خطوط العرض:

خط العرض...............50......50-55.....55-60.....60
عدد الملاحظات (%) .....3.8 .....28.1 ......57.4 .....10.8

ما هو سبب هذا؟ في هذا الوقت، في خطوط العرض هذه يتم إنشاء الظروف المواتية لرؤيتها، لأنه عند خطوط العرض هذه في هذا الوقت تنزل الشمس بشكل ضحل تحت الأفق، حتى في منتصف الليل، وعلى خلفية سماء الشفق جميلة وقد لوحظت تشكيلات فضية، تذكرنا البنية بالغيوم الخفيفة. يحدث هذا لأنها تتوهج بشكل رئيسي مع ضوء الشمس المنعكس، على الرغم من أن بعض الأشعة التي ترسلها قد تتولد في عملية الفلورسنت - إعادة انبعاث الطاقة الواردة من الشمس بأطوال موجية أخرى. ولكي يحدث هذا، يجب أن تضيء أشعة الشمس السحب الليلية المضيئة. معرفتهم ارتفاع متوسطوفوق سطح الأرض يمكن حساب أن درجة غمر الشمس يجب ألا تزيد عن 19.5 درجة. وفي الوقت نفسه، إذا انخفضت الشمس إلى أقل من 6 درجات، فهي لا تزال خفيفة جدًا (الشفق المدني)، وقد لا تكون السحب مرئية في السماء الساطعة. وبالتالي، فإن الظروف الأكثر ملاءمة لمراقبة السحب الليلية المضيئة تتوافق مع وقت ما يسمى بالشفق الملاحي والفلكي، وكلما طالت فترة الشفق هذه، زاد احتمال حدوثها. يتم إنشاء مثل هذه الظروف في الصيف عند خطوط العرض الوسطى من منتصف يونيو إلى منتصف يوليو (في نصف الكرة الجنوبي - في نهاية ديسمبر ويناير عند خطوط العرض من 40 إلى 65 درجة). في خطوط العرض الوسطى من أواخر مايو إلى منتصف أغسطس يتم ملاحظة السحب الليلية المضيئة في أغلب الأحيان. صحيح أن هذه الصدفة عرضية بحتة. في الواقع، تتشكل السحب الليلية المضيئة على وجه التحديد في الصيف وعلى وجه التحديد في خطوط العرض الوسطى لأنه في هذا الوقت عند خطوط العرض هذه يكون هناك تبريد كبير في فترة الميزوبوز، ويتم تهيئة الظروف اللازمة لتشكيل بلورات الجليد.

تم رصد السحب الليلية المضيئة لأول مرة في عام 1885. قبل ذلك، لم تكن هناك معلومات عن السحب الليلية المضيئة. ويعتبر مكتشف السحب الليلية المضيئة هو V.K.Tserasky، وهو أستاذ مشارك خاص في جامعة موسكو. وقد لاحظ السحب الليلية المضيئة في 12 يونيو 1885، عندما لاحظ سحبًا لامعة بشكل غير عادي تملأ قسم الشفق في سماء الفجر. أطلق عليها العالم اسم السحب الليلية المضيئة. وتفاجأ العالم بشكل خاص بحقيقة أن السحب برزت بشكل مشرق على خلفية قطاع الشفق، واختفت تمامًا عندما تجاوزت حدودها. لقد كان قلقًا للغاية بشأن هذا الأمر، لأنها، دون أن تكون مرئية، يمكنها امتصاص ضوء النجوم وتشويه نتائج القياسات الضوئية. لكن القياسات الأولى للسحب المضيئة أظهرت أن هذه السحب شفافة للغاية ولا تضعف ضوء النجوم بشكل ملحوظ.

ارتبطت الافتراضات الأولى حول طبيعة السحب الليلية المضيئة بثوران بركان كراكاتوا في 27 أغسطس 1883. في العشرينات من القرن العشرين، طرح L. A. Kulik، الباحث في نيزك تونجوسكا الشهير، فرضية نيزكية لتشكيل السحب الليلية المضيئة. اقترح كوليك أيضًا أن مصدر تكوين السحب الليلية ليس فقط النيازك العملاقة، ولكن أيضًا النيازك العادية. كانت فرضية النيزك شائعة لفترة طويلة، لكنها لم تتمكن من الإجابة عليها خط كاملأسئلة:
لماذا تظهر في نطاق ارتفاع ضيق بمتوسط ​​قيمة 82-83 كيلومترًا؟
لماذا يتم ملاحظتها فقط في الصيف وفقط في خطوط العرض الوسطى؟
لماذا تمتلك بنية دقيقة مميزة تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في السحب الرقيقة؟

تم تقديم الإجابة على كل هذه الأسئلة من خلال فرضية التكثيف (أو الجليد). تلقت هذه الفرضية مبررا جديا في عام 1952 في عمل I. A. Khvostikov، الذي لفت الانتباه إلى التشابه الخارجي بين السحب الليلية المضيئة والسحب الرقيقة. تتكون السحب الرقيقة من بلورات الجليد. اقترح I. A. Khvostikov أن السحب الليلية المضيئة لها نفس البنية. ولكن لكي يتكثف بخار الماء ويتحول إلى جليد، هناك حاجة إلى شروط معينة. في عام 1958 ف. قدم برونشتن تفسيراً للتأثيرات الموسمية وخط العرض لظهور السحب الليلية المضيئة من خلال حقيقة أنه عند خطوط العرض الوسطى في فصل الصيف في فترة الميزوبوز تنخفض درجة الحرارة إلى قيم منخفضة للغاية تبلغ 150-165 كلفن. تم تأكيد فرضية I. A. Khvostikov حول إمكانية تكوين السحب الليلية المضيئة في هذه المنطقة.

صحيح أن الباحثين واجهوا سؤالاً آخر: هل يوجد مثل هذا؟ ارتفاع عاليما يكفي من بخار الماء لتكوين السحب الليلية المضيئة؟ أصبحت فرضية الأصل الكوني لنواة التكثيف مفضلة الآن. في الواقع، فإن تدمير النيازك التي تخترق الغلاف الجوي للأرض والتي يتم ملاحظتها على شكل نيازك يحدث بشكل رئيسي فوق فترة الميزوبوز مباشرةً، على ارتفاعات تتراوح بين 120 و80 كم. تظهر الأبحاث أن ما يصل إلى 100 طن من المادة "تسقط" على الأرض يوميًا، وأن عدد الجزيئات التي تبلغ كتلتها 10 جرامًا المناسبة لنواة التكثيف يكفي لضمان تكوين السحب الليلية المضيئة. بذلت محاولات لإيجاد صلة بين ظهور السحب الليلية المضيئة وكثافة زخات الشهب.

هيكل السحب ليلية.

في عام 1955 ن. اقترح جريشين تصنيفًا مورفولوجيًا لأشكال السحب الليلية المضيئة. وفي وقت لاحق أصبح التصنيف الدولي. شكل مزيج الأشكال المختلفة من السحب الليلية المضيئة الأنواع الرئيسية التالية:

النوع الأول فلور، وهو الشكل الأبسط والمتساوي، الذي يملأ الفراغ بين التفاصيل الأكثر تعقيدًا وتباينًا وله بنية ضبابية وتوهج أبيض ناعم ضعيف مع مسحة مزرقة.

النوع الثاني. خطوط تشبه الجداول الضيقة، كما لو أن التيارات الهوائية تحملها بعيدًا. غالبًا ما توجد في مجموعات مكونة من عدة أشخاص، متوازية مع بعضها البعض أو متشابكة بزاوية طفيفة. تنقسم الخطوط إلى مجموعتين - غير واضحة (II-a) ومحددة بشكل حاد (II-b).

النوع الثالث. وتنقسم الموجات إلى ثلاث مجموعات. الإسكالوب (III-أ) - مناطق ذات ترتيب متكرر لخطوط متوازية ضيقة ومحددة بشكل حاد، مثل التموجات الخفيفة على سطح الماء مع هبوب رياح صغيرة. لدى الحواف (III-b) علامات أكثر وضوحًا على الطبيعة الموجية؛ المسافة بين التلال المجاورة أكبر بـ 10-20 مرة من مسافة الأسقلوب. تتشكل الانحناءات الموجية (III-c) نتيجة لانحناء سطح السحابة الذي تشغله أشكال أخرى (خطوط، تلال).

النوع الرابع. وتنقسم الدوامات أيضا إلى ثلاث مجموعات. دوامات نصف قطرها صغيرة (IV-a): من 0.1 درجة إلى 0.5 درجة، أي ليس أكبر من قرص القمر. إنها تنحني أو تجعد الخطوط والأمشاط وأحيانًا الانحناءات تمامًا، وتشكل حلقة ذات مساحة مظلمة في المنتصف، تذكرنا بحفرة القمر. دوامات على شكل انحناء بسيط لخط واحد أو أكثر بعيدا عن الاتجاه الرئيسي (IV-b). انبعاثات دوامة قوية للمادة "المضيئة" بعيدًا عن السحابة الرئيسية (IV-c)؛ ويتميز هذا التكوين النادر بالتغير السريع في شكله.

لكن حتى داخل النوع الواحد، تكون السحب الليلية المضيئة مختلفة. لذلك، في كل نوع من السحب، يتم تحديد مجموعات تشير إلى بنية سحابية معينة (خطوط ضبابية، خطوط محددة بدقة، نتوءات، نتوءات، انحناءات متموجة، إلخ). عادة، عند مراقبة السحب الليلية المضيئة، يمكنك رؤية العديد من أشكالها على مرة واحدة أنواع مختلفةوالمجموعات.

تمت دراسة السحب الليلية المضيئة من الأرض ومن الفضاء، وكذلك بواسطة مجسات الصواريخ؛ فهي مرتفعة جدًا بالنسبة لبالونات الستراتوسفير. يقوم القمر الصناعي AIM، الذي تم إطلاقه في أبريل 2007، بدراسة السحب الليلية المضيئة من المدار.
تعد دراسات السحب الليلية المضيئة ضرورية لفهم أعمق لدورة الغلاف الجوي للأرض، بالإضافة إلى العديد من العمليات التي تحدث خارج الأرض، على الشمس.
يشار إلى أن السحب الليلية المضيئة هي أحد المصادر الرئيسية للمعلومات حول حركة الكتل الهوائية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. تتحرك السحب الليلية المضيئة بسرعة كبيرة في الغلاف الجوي العلوي - ويبلغ متوسط ​​سرعتها حوالي 100 متر في الثانية.

المصادر: http://www.astrogalaxy.ru/775.html
http://ru.wikipedia.org/wiki/Noctilucent_clouds
http://www.astronet.ru/db/msg/1214909
http://www.cloudappreciationsociety.org

(على ارتفاع 80-85 كم فوق سطح الأرض) ويمكن رؤيتها في العمقالغسق . لوحظ خلال أشهر الصيف فيخطوط العرض بين 43 درجة و60 درجة (خط العرض الشمالي والجنوبي).

الميزوسفير(من اليونانية μεσο- - "متوسط" و σφαῖρα - "الكرة"، "المجال") - طبقةأَجواء على ارتفاعات من 40-50 إلى 80-90 كم. تتميز بارتفاع درجة الحرارة مع الارتفاع؛ الحد الأقصى (حوالي +50 درجةج ) تقع درجة الحرارة على ارتفاع حوالي 60 كم، وبعد ذلك تبدأ درجة الحرارة في الانخفاض إلى -70 درجة أو -80 درجةج . ويرتبط هذا الانخفاض في درجة الحرارة بالامتصاص النشط للإشعاع الشمسي (الإشعاع)الأوزون تم قبول المصطلح الاتحاد الجغرافي والجيوفيزيائيفي عام 1951.

تكوين الغازطبقة الميزوسفير، مثل تلك الموجودة أسفل طبقات الغلاف الجوي، ثابتة وتحتوي على حوالي 80%نيتروجين و 20% أكسجين.

ينفصل الميزوسفير عن الطبقة الأساسيةالستراتوسفير الستراتوبوز ، ومن الفوقيةالغلاف الحراري - الميزوبوز . يتزامن انقطاع الطمث بشكل أساسي معتوقف توربو.

أمثلة على السحب الليلية المضيئة

سحابة ليلية عند غروب الشمس. انعكاس ضوء الشمس

السحب الليلية المضيئة في الليل. انعكاس ضوء الشمس.

السحب الليلية المضيئة في الليل. مصدر الضوء غير مرئي، ولكنه الشمس

السحب الليلية المضيئة تعكس الإضاءة الأرضية.

السحب الليلية المضيئة التي تكسر الضوء. ومن غير المرجح أن يكون هذا على ارتفاع 50 كم ...

تخلق السحب الليلية المضيئة انطباعًا بوجود إضاءة "إضافية" (صورة من نافذتي) الصورة:

هكذا تم تلوين السماء هذا الصيف (صورة من نافذتي).