На основании замеров составлена первая в мире карта расчетных значений теплового потока, пронизывающего дно Мирового океана. Это позволяет более точно определять тектонически активные районы, области, перспективные для поиска полезных ископаемых.
Блистающие и неуловимые
Взрыв Кракатау или Тунгусский метеорит!
Международный специализированный центр по серебристым облакам...
Уже около двадцати лет он работает при Астрофизической обсерватории имени В. Я. Струве вблизи старинного университетского города Тарту в Эстонии. Сюда со всего мира стекается информация об облаках, получивших такое поэтичное название. Под руководством Ч. Виллманна, отдавшего почти тридцать лет жизни изучению серебристых облаков, эта информация тщательно обрабатывается. Сотрудники Института астрономии и физики атмосферы, при котором существует эта обсерватория, и сами проводят исследования этого редкого явления природы, а в последнее время они работают в содружестве с космонавтами, наблюдающими серебристые облака с космической орбиты. Пожалуй, ни один вид облачности не удостаивался такого внимания ученых. В чем тут дело?
"Биография" серебристых облаков началась задолго до космической эры ровно сто лет назад. В июне 1885 года университетский приват-доцент В. Цераский увидел на предрассветном московском небе необычные серебристо-белые светящиеся облака.
Позднее он так описал их: "Отличаясь видом от прочих, они бросались в глаза прежде всего своим светом. Облака эти ярко блистали в ночном небе чистыми, белыми, серебристыми лучами, иногда с легким голубоватым отливом... Бывали случаи, что от них делалось светло, стены зданий весьма заметно озарялись и неясно видимые предметы резко выступали".
От опытного глаза астронома-наблюдателя не ускользнула эфемерность этих облаков. Появлявшиеся не только перед рассветом, но и в вечерние сумерки, они бесследно исчезали, когда солнечные лучи уже не освещали верхнюю атмосферу. Это обстоятельство тогда доставило Цераскому немалые огорчения: он занимался звездной фотометрией и опасался, что загадочные облака, не будучи видимыми, могут поглощать свет звезд и тем самым искажать результаты фотометрических измерений. Должно было пройти много лет, прежде чем ученые поняли, что эти странные облака служат индикаторами интереснейших и мощнейших процессов, разыгрывающихся в верхней атмосфере Земли.
Через две недели после наблюдений Цераского "светящиеся" облака заметили Э. Гартвиг в Эстонии и О. Иессе в Германии, позднее их стали часто наблюдать над Западной Европой. О. Иессе впервые опубликовал их фотографии, и именно с его легкой руки в науке появился термин "серебристые облака". В восьмидесятых годах прошлого столетия наблюдатели определили местонахождение их в атмосфере. Оказалось, они плавают тонким слоем на высоте около восьмидесяти километров. Эти своеобразные рекордсмены высоты (привычные для нас перистые или кучевые облака располагаются в тропосфере, гораздо ниже, в десятидвадцати километрах от земной поверхности) удивляли еще одной своей особенностью. Их туманную клочковатую пелену, порой серебристые полосы или застывшие волны наблюдатели замечали исключительно в летние месяцы, да и то только в узком поясе географических широт. В Северном полушарии, где в основном и проводились наблюдения, это был интервал в среднем от 55-го до 70-го градуса северной широты.
Те годы были необычайно "урожайными" на серебристые облака - за один только 1890 год удалось сделать сто восемьдесят их фотографий. И, естественно, встал вопрос: чем вызвано их появление и почему это чудо не замечали раньше? Ответ не замедлил явиться. Серебристые облака стали связывать с "красными зорями" и иными аномалиями в атмосфере после мощного взрыва вулкана Кракатау в августе 1883 года. Вулкан выбросил не менее 35 миллионов тонн пыли, которая несколько лет носилась в воздухе и, проникнув на восьмидесятикилометровую высоту, образовала, как тогда заявили некоторые ученые, слой серебристых облаков. Гипотеза была встречена с энтузиазмом и прожила добрых четыре десятка лет, но мало-помалу пришло разочарование. Дело в том, что последующие мощные извержения - вулканов Мон-Пеле на Мартинике в 1902-м и Катмай на Аляске в 1912 году-почти не дали серебристых облаков.
Интерес к ним возродился после знаменитых "белых ночей" летом 1908 года, когда над огромными пространствами от Байкала до Атлантического побережья наблюдалось необычайное свечение неба. Связано оно было с падением Тунгусского метеорита. Правда, о самом взрыве, повалившем таежный лес на несколько тысяч километров в округе, узнали лишь в начале двадцатых годов, когда на место падения метеорита снарядили специальную экспедицию.
Известный советский исследователь метеоритов Л. Кулик по горячим следам экспедиции высказал в те годы новое предположение о природе серебристых облаков. Они образуются из мельчайших частиц метеоритного, а также метеорного вещества, вторгающихся в земную атмосферу. Так была вызвана к жизни метеорно-метеоритная гипотеза, господствовавшая несколько десятилетий. Она не была, конечно, единственной. Поскольку эти облака по своей структуре похожи на перистые, то высказывалось предположение, что они, как и перистые, состоят из мельчайших ледяных кристаллов.
Но идею эту, давшую, по существу, начало современным представлениям о природе серебристых облаков, тогда нельзя было обосновать. Температура в слое, где они появлялись, считалась довольно высокой, а потому конденсация водяного пара и образование льдинок там невозможно.
И все-таки ледяные частицы!
Предлагалось немало и других объяснений этого странного атмосферного явления. Но камнем преткновения в каждом оказывалась высота облаков. И вправду нет ничего удивительного, что вулканическая пыль проникает так высоко в атмосферу. Но странно, что она не оседает, а концентрируется на определенной высоте. А метеоритные частицы? Ведь они, влетая в атмосферу, должны разлетаться, пронизывать ее толщу. Что же заставляет их собираться в тонкую пелену вблизи восьмидесятикилометрового уровня? Что это прихоть, каприз атмосферы? Дело осложнялось еще и упорным "нежеланием"
загадочных облаков появляться гделибо, кроме средних широт, и только в летнее время.
В 1952 году советский ученый, специалист по физике атмосферы профессор И. Хвостиков разработал конденсационную гипотезу образования серебристых облаков. По его мнению, они скорее всего представляют собой скопление ледяных кристаллов, ядрами конденсации для которых служат частицы метеоритного вещества. И появляться облака должны, как показали расчеты И. Хвостикова, именно на восьмидесятикилометровом уровне, где они и наблюдаются.
Как это происходит?
Здесь уместно сделать небольшое отступление о строении земной атмосферы. Ее слоистая структура во многом определяется изменением температуры воздуха с удалением от земной поверхности. Вблизи Землив тропосфере - температура быстро падает с высотой. Но выше, в стратосфере, эта закономерность нарушается. Температура сначала остается постоянной, а затем растет. Над стратосферой до восьмидесяти-восьмидесятипятикилометрового уровня располагается мезосфера, где температура снова начинает понижаться. Она становится минимальной в тонком слое на границе между мезосферой и расположенной выше термосферой.
Слой этот, называемый мезопаузой, и есть та самая область, где появляются серебристые облака.
Расчеты И. Хвостикова, сделанные на основании имевшихся тогда данных, показали, что именно в этом тонком слое температура атмосферы наиболее низкая, гораздо ниже, чем в тропосферном минимуме. Из расчетов также следовало, что здесь скапливается много водяного пара, поступающего снизу.
Таким образом, в мезопаузе должны создаваться благоприятные условия для образования ледяных кристаллов, формирующих серебристые облака.
Конденсационная гипотеза И. Хвостикова отнюдь не сразу пробила себе дорогу. Но вскоре она была подтверждена серией прямых ракетных экспериментов в нашей стране и за рубежом.
Эксперименты показали: действительно температура мезопаузы в средних широтах в летнее время минимальна, а содержание водяного пара имеет четкий максимум.
Однако споры еще долго не утихали.
Одни доказывали, что водяной пар не может проникать так высоко в атмосферу, другие - что данных о температуре явно недостаточно для определенных выводов.
В огонь этих жарких дискуссий подлили масла американские натурные эксперименты, в ходе которых попытались искусственно создать серебристые облака. В конце октября 1961 года во время отработки первой ступени ракеты-носителя "Сатурн" в качестве балласта во вторую и третью ступени ракеты закачали 86 тонн воды. На высоте от ста до ста пятидесяти километров воду выбросили в атмосферу. Спустя полгода в повторном эксперименте примерно на такой же высоте "впрыснули" 95 тонн воды.
