Niezwykłe świecące chmury, czyli skąd biorą się obłoki srebrzyste

Letnie niebo przygotowało dla nas mnóstwo atrakcji. Jedną z nich możemy podziwiać bez żadnego specjalistycznego sprzętu. Wystarczą sprzyjające warunki i gołe oko. 

Obłoki srebrzyste widoczne nad Toruniem. Fotograf: Piotr Potępa

Wyobraź sobie, że jest ciepły, lipcowy wieczór. Słońce przed chwilą zaszło, ale nadal jest ciepło, więc relaksujesz się pod gołym niebem. Jedyne chmury na niebie to cienkie, wątłe pasemka, które nie zwracają na siebie uwagi. Ale kiedy przyglądasz się im bliżej, zauważasz coś niespodziewanego. Chmury wydają się świecić. Na ciemnym niebie tuż po zachodzie wyglądają jak srebrne serpentyny. 

Niezwykłe, świecące chmury zaobserwował 13 czerwca 1885 roku Witold Cesarski, rosyjski astronom polskiego pochodzenia, pracujący wtedy w Obserwatorium Moskiewskim. Początkowo zakładano, że te chmury, nazwane obłokami srebrzystymi (ang. noctilucent cloud, NLC), mają związek z wybuchem indonezyjskiego wulkanu Krakatoa w 1883 roku. Ta erupcja, będąca jednym z największych kataklizmów w historii ludzkości, miała ogromny wpływ na zjawiska pogodowe na całym świecie, rozsądnym było więc doszukiwać się w niej przyczyn powstawania nietypowych chmur. Ale z biegiem czasu obserwacje nowych chmur nie stawały się rzadsze, a coraz częstsze. 

Dziś wiemy więcej o tych nietypowych chmurach. Występują rzadko i można je zobaczyć tylko w półzmroku przy zmierzchu lub o świcie, kiedy słońce znajduje się od 6° do 16° poniżej horyzontu. Najczęściej obserwowane są w pasie pomiędzy 50° i 70°, zarówno północnej jak i południowej szerokości geograficznej. Na naszej półkuli najlepszy okres do ich obserwacji zaczyna się w połowie maja i trwa do końca sierpnia. 

Klasyfikacja chmur pod względem wysokości występowania i typu. // pl.wikipedia.org

Obłoki srebrzyste są najwyższymi chmurami obserwowanymi z Ziemi. Znajdują się w mezosferze, około 75-85 km ponad powierzchnią planety. Dla porównania, typowy stratus znajduje się zazwyczaj na wysokości nieprzekraczającej 1 km, a należące do wysokich chmur cirrusy pojawiają się zwykle na wysokości od 6 do 10 km. Wyjątkowa wysokość obłoków srebrzystych do dziś zastanawia naukowców. Nie jest pewne, skąd w mezosferze bierze się woda, która tworzy te chmury. 

Większość chmur, które widujemy na co dzień, jest zbudowana z zawieszonych w powietrzu maleńkich kropelek wody. Ale im wyżej, tym zimniej. Wyższych chmur nie tworzą więc krople płynnej wody, a drobne kryształki lodu. Tak samo jest w przypadku ekstremalnie wysokich obłoków srebrzystych. 

Do powstania chmur potrzebne są również drobinki materii, na których osadza się woda. Pojawia się więc pytanie: na jakich drobinkach tworzą się obłoki srebrzyste, jeśli powstają w bardzo rozrzedzonej mezosferze? Teorie zakładają, że sprawcami są mikrometeoryty oraz gazy wylotowe ze startujących rakiet i wahadłowców kosmicznych. To prawdopodobnie z silników bierze się para wodna, która w niskiej temperaturze zmienia się w lód.  

Mechanizm oświetlania obłoków srebrzystych przez Słońce znajdujące się tuż pod horyzontem. NASA

Skąd jednak niezwykły, srebrno-błękitny blask chmur? Nie bez powodu pojawia się on tylko tuż po zachodzie i tuż przed wschodem słońca. Słońce, chociaż ukryte pod horyzontem, nadal świeci. Jego promienie nie docierają już do nas, ale wciąż padają na pewien obszar nieba. Niższe chmury są już schowane w cieniu, ale obłoki srebrzyste znajdują się na tyle wysoko, że nadal widzimy, jak swoją dolną częścią odbijają światło. Z tego też powodu nie zdarzają się obserwacje obłoków srebrzystych powyżej koła okołobiegunowego. Słońce po prostu nie znajduje się wystarczająco nisko pod horyzontem, żeby w odpowiedni sposób oświetlić chmury w mezosferze. 

Obserwacje obłoków srebrzystych są popularne wśród fotografów i astrofotografów. Funkcjonuje wiele grup i forów skoncentrowanych właśnie na tym jednym zjawisku. Użytkownicy wymieniają się informacjami o lokalnej pogodzie, prognozami i najnowszymi doniesieniami naukowymi na temat obłoków srebrzystych. 

O jednej z wyjątkowo udanych fotografii opowiada jej autor, Ollie Taylor. Dzięki dedykowanej sieci urządzeń śledzących obłoki srebrzyste, w tym aktualizacjom pogody kosmicznej na żywo, obserwacjom z kamery internetowej NLC z siedzibą w Czechach i grupie na Facebooku, Ollie miał możliwość robienia wspaniałych zdjęć. 

Obłoki srebrzyste nad Dorset w Wielkiej Brytanii. Ollie Taylor & ESA

„To była doskonała noc zdjęciowa, kiedy dotarliśmy wieczorem na miejsce od razu powitały nas obłokie srebrzyste o wiele piękniejsze, niż te, które wcześniej spotykałem na południu Anglii” – mówi Ollie. Uchwycone między 2:00 a 2:50 nad ranem 22 czerwca 2020 roku, chmury nadają piękny blask kościołowi z XII wieku pośrodku neolitycznej struktury. „Elektryczny błękit dopełniał mglisty krajobraz i niesamowite budowle” – mówi fotograf o tym idealnym momencie. 

Zdjęcie obłoków srebrzystych wykonane z pokładu ISS w 2012. NASA

Nadal badany jest możliwy związek obłoków srebrzystych ze zmianami klimatu. W 2007 roku, w celu zbadania zmienności tych chmur i ich ewentualnego związku z klimatem, wystrzelony został Satelita AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere). Astronauci ESA Luca Parmitano i Tim Peake również wykonywali zdjęcia chmur podczas swoich misji na pokładzie ISS.  

Obłoki srebrzyste wyglądają zjawiskowo i wzbudzają coraz większe zainteresowanie, lecz wciąż skrywają przed nami wiele tajemnic.