Виталий Бронштэн - Серебристые облака и их наблюдение

В 1926 г. Л. А. Кулик, стремясь объяснить появление интенсивных серебристых облаков сразу же после падения Тунгусского метеорита, высказал мнение, что «серебристые облака обязаны своим происхождением метеоритам — наиболее мелкой легкой части продуктов возгонки их вещества при их вторжении в земную атмосферу». Тогда же Л. А. Кулик уточнил, что не только продукты распыления в атмосфере метеоритов, но и продукты испарения метеоров, постоянно влетающих в земную атмосферу, могут формировать частицы серебристых облаков. Так возникла метеорно-метеоритная гипотеза, просуществовавшая более 30 лет и весьма неохотно сдавшая свои позиции в конце 50-х годов конденсационной (ледяной) гипотезе.

Конденсационная гипотеза предполагает, что серебристые облака состоят из кристалликов льда, образующихся в верхних слоях атмосферы в результате конденсации водяного пара. Если не считать ее «вулканического варианта», предложенного еще в 1887–1888 гг. Ф. Кольраушем и О. Иессе, то можно считать временем возникновения конденсационной гипотезы 1925–1926 гг., когда она была предложена А. Вегенером и В. Ярдецким. При этом и А. Вегенер, и поддержавший эту гипотезу в 1933 г. У. Хамфрис справедливо указывали, что для образования ледяных кристалликов на высоте около 80 км должны царить очень низкие температуры (согласно Хамфрису, порядка 150 K). Но в те годы в науке господствовало представление о довольно высоких температурах на этой высоте — до 300 K. Эта точка зрения держалась до начала 50-х годов, т. е. до прямых измерений температур верхней атмосферы приборами, установленными на ракетах. Именно поэтому метеорная гипотеза в течение почти 30 лет пользовалась большей популярностью, чем конденсационная: ее поддерживали И. С. Астапович, К. Штермер (Норвегия), Е. Вестин (США).

Впрочем, еще в 1926 г. Л. А. Кулик предложил как бы компромиссный вариант, объединяющий обе гипотезы. Он писал: «…заряженные частицы одновременно оседающей метеорной пыли могли быть центрами конденсации паров воды и образующихся градин». К сожалению, эта плодотворная идея прошла незамеченной и была вновь высказана, в несколько иной форме, В. А. Бронштэном четверть века спустя.

В 20-е годы наблюдения серебристых облаков вели в СССР отдельные наблюдатели-энтузиасты: С. Р. Лаптев-Зенковский, Е. Л. Кринов, О. В. Деминев, И. С. Астапович. В Норвегии К. Штермер в начале 30-х годов привел большую серию измерений высот и скоростей серебристых облаков. Он получил то же среднее значение высоты, что и О. Иессе за полвека до него — 82 км.

В 1934 г. американский исследователь Е. Вестин опубликовал большой итоговый обзор, в котором были собраны результаты исследований серебристых облаков в Западной Европе за 48 лет. В этой работе была сделана первая серьезная попытка сопоставить появления серебристых облаков с извержениями вулканов, активностью метеорных потоков и другими явлениями.

В 1936 г. по инициативе И. С. Астаповича начались систематические наблюдения серебристых облаков в СССР, организованные Всесоюзным астрономо-геодезическим обществом (ВАГО). Их результаты были опубликованы в 1938–1939 гг. Г. О. Затейщиковым, В. А. Бронштэном и самим И. С. Астаповичем. С ними мы познакомим читателя ниже. Дальнейшие исследования были прерваны войной.

В послевоенные годы интерес к серебристым облакам продолжал усиливаться. В 1952 г. И. А. Хвостиков, опираясь на новые ракетные измерения температур верхних слоев атмосферы, показавших наличие на высотах 75–80 км второго температурного минимума, предложил новый вариант конденсационной гипотезы, в котором ей давалось количественное обоснование. Начиная с 1954 г., эту точку зрения развил в ряде работ В. А. Бронштэн, сумевший объяснить широтный и сезонный эффекты видимости серебристых облаков, т. е. их появление только летом и только в средних широтах.

Проведение в 1957–1959 гг. широкой программы исследований верхней атмосферы в рамках Международного геофизического года (МГГ) и Международного геофизического сотрудничества (МГС) позволило поставить разносторонние исследования серебристых облаков. Еще до начала МГГ Н. И. Гришин разработал морфологическую классификацию форм серебристых облаков, впервые получил их спектры, обнаружил связь их появлений с метеорологическими условиями в тропосфере. В дальнейшем он развил теорию волновых процессов в серебристых облаках, применил для изучения их динамики метод замедленной киносъемки.

В период МГГ были проведены инструментальные исследования оптических свойств серебристых облаков. Успешные фотометрические и поляриметрические наблюдения их провела экспедиция Ленинградского отделения ВАГО под руководством О. Б. Васильева. Определения поляризации света и индикатрисы рассеяния частиц облаков дали возможность оценить размеры этих частиц — доли микрометра. Начались систематические исследования серебристых облаков в Эстонском и Латвийском отделениях ВАГО с передачей их в дальнейшем специальным научным учреждениям — Институту астрофизики и физики атмосферы АН ЭССР и Латвийскому университету. Эстонские астрофизики во главе с Ч. И. Виллманном также получили индикатрису рассеяния и изучили оптические свойства облаков. В Латвии М. А. Дирикис, Э. Э. Мукинс, Ю. Л. Францман разработали простые методы определения высот облаков по фотографиям, снятым из двух пунктов. Более точные, хотя и более трудные методы предложил М. И. Буров из Московского института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии. Этими методами было сделано несколько сотен измерений высот серебристых облаков, показавших, что иногда они располагается в несколько «этажей» с интервалами в 3–5 км.