Большинство облаков формируется в тропосфере — нижнем слое атмосферы, где происходят привычные изменения погоды. Но некоторые похожие на облака явления возникают гораздо выше, а другие удивляют не высотой, а формой или способом появления. Их удобно сравнивать не только по внешнему виду, но и по условиям образования: так становится понятно, почему одни можно увидеть лишь в высоких широтах и определённый сезон, а другие — на короткое время над обычным облачным слоем.
Ни одно из таких явлений само по себе не означает, что перед наблюдателем «новый тип погоды». Перламутровые и серебристые облака относятся к разным высотным областям атмосферы, отверстия в облаках связаны с физикой переохлаждённых капель, а свисающие выступы мамматусов не дают надёжного прогноза о торнадо. Ниже разобраны несколько необычных случаев, которые помогают увидеть границы привычного представления об облаках.
- Сначала о границах: не всякое облако находится в одном слое атмосферы
- Перламутровые облака: ледяные образования в полярной стратосфере
- Серебристые облака: ледяные кристаллы у границы космоса
- Отверстие в облаке: след самолёта или случайное совпадение?
- Мамматусы: выступы под облаком без простого прогноза
- Сравнение необычных облачных явлений
- Как наблюдать редкие облака и не делать лишних выводов
- Частые вопросы
- Какое из описанных облаков находится выше всех?
- Опасны ли перламутровые облака для людей на земле?
- Мамматусы означают, что скоро будет торнадо?
- Почему в облаке может появиться круглое отверстие?
- Главное
Сначала о границах: не всякое облако находится в одном слое атмосферы
Обычные облака погоды образуются главным образом в тропосфере. В ней воздух перемешивается, водяной пар конденсируется на аэрозольных частицах, а облачные капли и кристаллы могут расти, перемещаться и выпадать в виде осадков. Высота облачной основы зависит от температуры и влажности, поэтому один и тот же вид облака не обязан появляться на строго заданной отметке.
Для необычных атмосферных свечений важен другой масштаб высот. Перламутровые облака относятся к стратосфере, а серебристые — к мезосфере. Визуально они могут напоминать тонкую облачную пелену, но их нельзя считать обычными высокими облаками: условия там заметно отличаются от условий, в которых формируются, например, перистые облака.
Перламутровые облака: ледяные образования в полярной стратосфере
Полярные стратосферные облака возникают в холодной стратосфере, обычно зимой в высоких широтах. Их часто наблюдают на высотах порядка 15–25 километров, хотя конкретная высота зависит от условий. Для формирования необходимы очень низкие температуры: в нижней стратосфере над полярными районами воздух может охладиться настолько, что в нём образуются ледяные частицы или частицы, содержащие воду и азотную кислоту.
По составу и условиям образования выделяют разные виды таких облаков. Ледяные облака особенно хорошо рассеивают свет, а облака с частицами азотной кислоты связаны с химическими процессами в полярной стратосфере. Их появление важно не только для наблюдателей: поверхность частиц может участвовать в реакциях, которые меняют формы хлора и других веществ. Весной эти процессы связаны с усилением разрушения озона над полярными областями, хотя само облако не является «озоновой дырой» и не означает, что озоновый слой исчезает целиком.
Название «перламутровые» связано с яркими переливами цвета. Они возникают, когда свет взаимодействует с мелкими частицами облака и рассеивается ими; окраска может меняться в зависимости от угла наблюдения и положения Солнца. Наблюдателю обычно нужен солнечный свет, который освещает облако, пока поверхность у него уже затемнена. Это красивое зрелище, но смотреть прямо на Солнце опасно: безопаснее наблюдать облака на участках неба в стороне от него.
Серебристые облака: ледяные кристаллы у границы космоса
Серебристые, или ночные светящиеся, облака формируются намного выше — в мезосфере, примерно на высотах 80–85 километров. Это не продолжение перламутровых облаков: у явлений разные высоты и условия. Серебристые облака состоят из крошечных кристаллов льда, возникающих в исключительно холодной части атмосферы в летний период соответствующего полушария.
Для наблюдателя важна необычная геометрия освещения. У поверхности уже может быть ночь, тогда как расположенные высоко облака ещё освещены Солнцем, находящимся за горизонтом. Поэтому они выглядят голубовато-серебристыми на тёмном фоне и чаще заметны в сумерках. Их наблюдают преимущественно в высоких широтах; сезон и широта влияют на вероятность увидеть явление.
Высота и тонкая структура серебристых облаков делают их интересными для изучения верхней атмосферы. Однако единичное наблюдение не позволяет само по себе заключить, что происходят климатические изменения или что у поверхности скоро изменится погода. Для таких выводов нужны длительные измерения, сопоставление разных регионов и учёт условий наблюдения.
Отверстие в облаке: след самолёта или случайное совпадение?
Круглое или овальное отверстие в сплошном облачном слое иногда называют «пробивной дырой» или fallstreak hole — отверстием с полосой осадков. Оно может возникнуть в высококучевом или слоисто-кучевом облаке, содержащем переохлаждённые капли. Такие капли остаются жидкими при температуре ниже нуля, если отсутствуют условия, которые быстро запускают их замерзание.
Самолёт способен создать такие условия. Проход воздушного судна меняет состояние воздуха вокруг крыла и двигателей; при подходящей температуре часть переохлаждённых капель замерзает. Кристаллы льда растут, забирая водяной пар, и могут стать достаточно тяжёлыми, чтобы опускаться. На снимке тогда видны просвет и свисающая из него полоса — как будто облако прокололи сверху.
Однако не всякое отверстие в облачном слое обязательно связано с самолётом. Для образования важны исходная структура облака, температура, влажность и движение воздуха. Поэтому фотография необычного просвета не всегда позволяет установить его причину без дополнительных данных. Это локальное явление и обычно не означает, что в небе образовалась опасная «дыра» или что облако разрушится целиком.
Мамматусы: выступы под облаком без простого прогноза
Мамматусы — округлые мешковидные выступы, которые могут появляться на нижней стороне облачной области, часто под наковальней грозового облака. Их легко узнать по рядам свисающих округлых форм. Название описывает внешний вид, а не отдельный механизм образования: процессы, которые приводят к появлению мамматусов, могут различаться.
Среди объясняющих факторов рассматривают охлаждение воздуха при испарении капель или сублимации льда, а также движение и смешивание воздушных масс у границы облака. Роль каждого процесса зависит от конкретной ситуации, поэтому неверно сводить все мамматусы к одному простому объяснению. Их эффектный вид не доказывает, что облако вот-вот породит торнадо.
Если мамматусы видны рядом с грозовой наковальней, это говорит о присутствии облачной системы, но оценивать опасность нужно по всей обстановке: грозовым предупреждениям, осадкам, ветру и развитию облаков. По одной только форме нижней поверхности нельзя надёжно определить место, время или вероятность торнадо.
Сравнение необычных облачных явлений
| Явление | Высота или область | Что нужно для появления | Что важно помнить |
|---|---|---|---|
| Перламутровые облака | Стратосфера, обычно около 15–25 км | Сильное охлаждение полярной стратосферы; ледяные частицы или частицы с азотной кислотой | Могут участвовать в химии озона, но не тождественны озоновой дыре |
| Серебристые облака | Мезосфера, около 80–85 км | Очень холодные условия и образование кристаллов льда; летний сезон в высоких широтах | Видны в сумерках, когда высокие облака освещены Солнцем |
| Отверстие с полосой осадков | Внутри слоя переохлаждённых облаков | Замерзание капель и последующий рост ледяных кристаллов | Самолёт может запустить процесс, но происхождение каждого отверстия не всегда очевидно |
| Мамматусы | Нижняя сторона облачной области, часто грозовой наковальни | Сочетание процессов охлаждения, испарения или сублимации и движения воздуха | Внешний вид сам по себе не предсказывает торнадо |
Как наблюдать редкие облака и не делать лишних выводов
Наблюдение становится полезнее, если фиксировать не только фотографию, но и обстоятельства. Для атмосферных явлений важны дата, время, направление взгляда, примерная широта, состояние неба и положение Солнца. Такие сведения помогают отличить сумеречное свечение от обычной подсветки облака, а локальное отверстие — от разрыва, вызванного общей динамикой облачного слоя.
- Не смотрите прямо на Солнце, пытаясь заметить перламутровую окраску; выбирайте участок неба в стороне от солнечного диска.
- Для серебристых облаков ищите сумеречное небо в подходящий сезон и учитывайте, что явление заметнее в высоких широтах.
- Не определяйте происхождение облачного отверстия только по форме снимка: возможную связь с самолётом нужно оценивать вместе с условиями и наблюдениями.
- Не используйте мамматусы как самостоятельный прогноз опасной погоды; ориентируйтесь на официальные предупреждения и признаки всей облачной системы.
Классификация облаков и атмосферных явлений опирается на наблюдаемые признаки, но внешний вид не всегда раскрывает физический механизм. Международный атлас облаков Всемирной метеорологической организации служит основой для международной облачной классификации; для необычных явлений дополнительно учитывают высоту, состав частиц, температуру и условия освещения. Поэтому полезно различать наблюдаемое описание — например, «облако с радужными переливами» — и объяснение того, почему оно возникло.
Частые вопросы
Какое из описанных облаков находится выше всех?
Серебристые облака: они возникают в мезосфере примерно на высоте 80–85 километров. Перламутровые облака находятся значительно ниже, в стратосфере; отверстия и мамматусы относятся к облачным образованиям тропосферы.
Опасны ли перламутровые облака для людей на земле?
Само наблюдение облака не означает непосредственной опасности для человека. Их научное значение связано прежде всего с процессами в полярной стратосфере, включая химические реакции, имеющие отношение к озону. Смотреть на них следует с обычной осторожностью и не направлять взгляд прямо на Солнце.
Мамматусы означают, что скоро будет торнадо?
Нет. Такая форма может сопровождать грозовую облачную систему, но сама по себе не является надёжным признаком торнадо. Для оценки опасности нужны метеорологические данные и официальные предупреждения.
Почему в облаке может появиться круглое отверстие?
В слое с переохлаждёнными каплями замерзание может запустить рост ледяных кристаллов и их выпадение, оставляя просвет. Самолёт иногда способствует запуску этого процесса, но одного внешнего вида недостаточно, чтобы уверенно установить причину.
Главное
Необычные облака показывают, насколько сильно атмосферные процессы зависят от высоты и окружающих условий. Перламутровые облака связаны с холодной полярной стратосферой, серебристые — с ледяными кристаллами в мезосфере, отверстия в облачном слое — с переохлаждёнными каплями, а мамматусы — со сложными движениями воздуха у облачной границы. Красивый или тревожный вид явления не заменяет измерений и прогноза: точнее всего сначала описать, что именно наблюдается, а затем осторожно говорить о возможных причинах.
