Виталий Бронштэн - Серебристые облака и их наблюдение

Признаков люминесценции во всех этих работах обнаружено не было, хотя Н. И. Гришин и принимал сперва полученные им максимумы за полосы люминесценции. Позже, в 1967 г., он пытался связать некоторые детали своих спектров с полосами поглощения жидкого кислорода, предположив, что частицы серебристых облаков содержат конгломераты молекул О 2, О 3и высших полимеров кислорода, но эта гипотеза поддержки не получила.

Мы познакомились с оптическими свойствами серебристых облаков в основном по материалам наземных наблюдений. Однако за последние 10 лет их не раз наблюдали из космоса. Об этих наблюдениях будет рассказано в следующем параграфе.

Наблюдения и исследования серебристых облаков из ближнего космоса, т. е. с орбит космических кораблей, представляют определенные преимущества перед наземными наблюдениями: почти отсутствует общее поглощение их света в нижних слоях атмосферы, полностью отсутствует поглощение слоем озона и водяным паром, что позволяет регистрировать их ультрафиолетовый и инфракрасный спектр, возможен глобальный охват явления за сравнительно короткое время и т. д.

Впервые оптическое явление, позже идентифицированное как серебристые облака, наблюдал с борта космического корабля «Восход-2» 18–19 марта 1965 г. советский космонавт А. А. Леонов. После этого их наблюдал с борта «Союза-9» 9 июня 1970 г. В. И. Севастьянов. Наблюдавшиеся облака представлялись вытянутыми вдоль горизонта полосами и системами гребешков.

Дальнейшие наблюдения серебристых облаков из космоса были выполнены членом второго экипажа станции «Скайлэб» П. Вейтцем в мае и в первой неделе июля 1973 г. около 50° северной широты, в интервале восточных долгот 10–40° (примерно от Парижа до Харькова). Облака наблюдалась за это время четыре раза, они всегда наблюдались внизу в направлении восходящего Солнца, однако никогда Солнце и серебристые облака не наблюдались одновременно. Облака были яркие и образовывали тонкую яркую полосу над земным горизонтом. По мере приближения космического аппарата эта полоса как бы разделилась на две, а затем на четыре тонких слоистых облака, которые, по мере приближения к ним «Скайлэба», поднимались над горизонтом, пока не исчезли в усиливавшемся свечении утреннего неба.

Более систематические наблюдения серебристых облаков были организованы силами экипажей советских орбитальных станций «Салют-4» (в северном полушарии) и «Салют-6» (в южном полушарии).

На «Салюте-4» космонавты П. И. Климук и В. И. Севастьянов наблюдали серебристые облака визуально на многих витках с 1 по 17 июля 1975 г. Весьма показательна в отношении глобального расположения серебристых облаков по космическим и наземным наблюдениям ночь 3–4 июля 1975 г., когда наши космонавты наблюдали серебристые облака на протяжении девяти витков, на тех их участках, которые пролегали над средними широтами Атлантики, Западной Европы, территории СССР от его западных до восточных границ и части Тихого океана до берегов Америки (рис. 22). На рис. 22 черными кружками показаны также места расположения серебристых облаков по наземным наблюдениям в ту же ночь. Рисунок наглядно иллюстрирует возможности наблюдений из космоса для регистрации глобального расположения серебристых облаков. Согласно наземным наблюдениям, эти облака были довольно яркими, их оптическая толщина заключалась в пределах 10 -5÷10 -4.

Рис. 22. Области, над которыми наблюдались серебристые облака с «Салюта-4» 3–4 июля 1975 г. Черные кружки обозначают места их наземных наблюдений.

Учитывая успех визуальных наблюдений с «Салюта-4», в задачу первого же экипажа «Салюта-6» (Ю. В. Романенко, Г. М. Гречко), работавшего с декабря 1977 г. по март 1978 г., было поставлено фотографирование серебристых облаков из космоса. Поскольку период работы экипажа приходился на зиму в северном полушарии и лето в южном, фотографирование серебристых облаков производилось над южным полушарием Земли. Всего было получено 40 черно-белых и 5 цветных фотографий серебристых облаков. Одна из черно-белых фотографий, полученная 15 января 1978 г., представлена на рис. 23. Солнце недавно зашло. Мы видим еще яркий сегмент зари, а над ним — тонкую полоску серебристых облаков, которая при внимательном рассматривании разделяется на две. Впрочем, некоторые признаки структуры серебристых облаков видны и ниже полосы, в верхней части сегмента зари.

Рис. 23. Фотография серебристых облаков из космоса с орбитальной станции «Салют-6» 15 января 1978 г.

Всего серебристые облака наблюдались первым экипажем «Салюта-6» на 146 витках с 23 декабря 1977 г. по 2 февраля 1978 г., в течение 31 ночи. Замечательно, что с 24 декабря по 5 января, серебристые облака наблюдались непрерывно, на всех витках, разумеется, на соответствующей широтах. 6 января они внезапно исчезли, но 8 января появились вновь, в форме слабой вуали (флера). Активные периоды видимости серебристых облаков были отмечены также с 14 по 16 января и с 27 января по 2 февраля 1978 г.

Серебристые облака наблюдались обычно не выше 2° над горизонтом, как при положении Солнца под горизонтом, так и над ним, на небольшой высоте (в космосе нет нашего светлого фона неба, освещен бывает лишь небольшой сегмент вблизи горизонта, см. рис. 23). По мере приближения орбитальной станции к серебристым облакам последние заметно поднимаются над горизонтом и приобретают хорошо выраженную волновую структуру. Но дальше, хотя их яркость возрастает, структура начинает пропадать, и облака превращаются в тонкую яркую полосу. Это происходит потому, что с орбитальной станции они видны как бы в разрезе.

Рассмотрим геометрию наблюдения серебристых облаков с орбитальной станции (рис. 24).

Рис. 24. Геометрия видимости серебристых облаков с орбитальной станции.

Пусть орбитальная станция движется на высоте Н 1> Н , где Н — высота серебристого облака С , и приближается к нему со стороны ночной полусферы Земли. Облако взойдет над горизонтом станции, когда она находится в точке S 1; положение ее определяется центральным углом который можно найти по формуле (7), подставив в нее Н 1, вместо Н . Положим для дальнейших расчетов Н 1= 350 км. Рефракцией для простоты пренебрегаем. Тогда найдем ψ 1= 18°. Угол BOC = ψ = 9°09′, а расстояние S 1 C = R ∙(tg ψ + tg ψ 1) = 3200 км Именно с тaкого расстояния космонавты, находящиеся на орбитальной станции, могут заметить у горизонта серебристые облака. Расстояние от космического наблюдателя до видимого горизонта станции «Салют» SB = R ∙tg ψ 1~= 2000 км.