Jak powstają obłoki srebrzyste?

Wstęp

Obłoki srebrzyste należą do najbardziej niezwykłych zjawisk obserwowanych na ziemskim niebie. Choć na pierwszy rzut oka przypominają delikatne, jasne chmury o srebrzystoniebieskiej barwie, w rzeczywistości powstają w miejscu, które dla większości innych rodzajów zachmurzenia pozostaje całkowicie niedostępne. Rozwijają się na wysokości około osiemdziesięciu kilometrów nad powierzchnią Ziemi, czyli niemal dziesięć razy wyżej niż typowe chmury burzowe. Z tego powodu uznawane są za najwyższe chmury występujące w atmosferze naszej planety. Ich pojawienie się zawsze budzi zainteresowanie obserwatorów nieba. W przeciwieństwie do zwykłych chmur nie można zobaczyć ich o dowolnej porze dnia ani roku. Są widoczne wyłącznie podczas głębokiego zmierzchu lub świtu, gdy powierzchnia Ziemi znajduje się już w cieniu, natomiast najwyższe warstwy atmosfery nadal oświetlane są przez promienie słoneczne. To niezwykłe oświetlenie sprawia, że delikatne włókna obłoków zaczynają świecić srebrzystym lub niebieskawym blaskiem na tle ciemniejącego nieba, tworząc jeden z najbardziej efektownych widoków spotykanych w atmosferze. Powstawanie obłoków srebrzystych wymaga jednoczesnego wystąpienia wielu wyjątkowych warunków. W najwyższej części mezosfery panują temperatury dochodzące nawet do około minus stu dwudziestu stopni Celsjusza, ciśnienie jest miliony razy niższe niż przy powierzchni Ziemi, a ilość pary wodnej pozostaje niezwykle mała. Mimo tak ekstremalnego środowiska mogą tam tworzyć się mikroskopijne kryształki lodu, które po odpowiednim oświetleniu stają się widoczne z powierzchni naszej planety. W tym artykule wyjaśnię, czym są obłoki srebrzyste, gdzie powstają oraz dlaczego rozwijają się wyłącznie w najwyższych warstwach atmosfery. Szczegółowo opiszę cały proces ich powstawania, omówię warunki niezbędne do pojawienia się tych niezwykłych chmur, przedstawię najlepszy czas i miejsca do ich obserwacji oraz pokażę, skąd bierze się ich charakterystyczny srebrzysty blask. Wyjaśnię również, czy mają jakikolwiek wpływ na pogodę oraz przedstawię kilka interesujących faktów związanych z ich odkryciem i badaniami prowadzonymi do dziś.

Czym są obłoki srebrzyste?

Obłoki srebrzyste, określane również skrótem NLC od angielskiej nazwy Noctilucent Clouds, należą do najbardziej niezwykłych form zachmurzenia występujących na Ziemi. Już sam sposób ich obserwacji odróżnia je od wszystkich pozostałych chmur. Nie pojawiają się podczas dnia jako element zwykłego zachmurzenia, lecz stają się widoczne dopiero wtedy, gdy niebo zaczyna ciemnieć po zachodzie Słońca lub tuż przed jego wschodem. W takich warunkach wyglądają jak delikatne, jasne pasma rozświetlające północną część nieba subtelnym srebrzystym lub niebieskawym światłem. Choć z perspektywy obserwatora przypominają cienkie chmury wysokie, w rzeczywistości rozwijają się na wysokości wielokrotnie większej niż wszystkie pozostałe rodzaje zachmurzenia. Powstają niemal na granicy przestrzeni kosmicznej, w środowisku o bardzo małej gęstości powietrza, skrajnie niskich temperaturach i wyjątkowo niewielkiej zawartości pary wodnej. Warunki panujące na tych wysokościach są tak odmienne od atmosfery przy powierzchni Ziemi, że proces tworzenia obłoków srebrzystych przebiega zupełnie inaczej niż w przypadku chmur spotykanych na co dzień. Obłoki srebrzyste składają się z ogromnej liczby mikroskopijnych kryształków lodu zawieszonych w niezwykle rozrzedzonym powietrzu. Każdy z nich ma średnicę zaledwie kilkudziesięciu nanometrów, a mimo to wspólnie potrafią odbijać światło słoneczne w sposób umożliwiający obserwację z odległości wielu setek kilometrów. To właśnie dzięki tej niezwykłej właściwości obłoki srebrzyste należą do najbardziej efektownych zjawisk optycznych pojawiających się na ziemskim niebie. Ich obecność od wielu lat stanowi przedmiot intensywnych badań naukowych. Pozwalają lepiej poznawać procesy zachodzące w mezosferze, dostarczają informacji o cyrkulacji atmosferycznej na bardzo dużych wysokościach i pomagają analizować zmiany zachodzące w najwyższych warstwach atmosfery. Dlatego są interesujące nie tylko dla miłośników obserwacji nieba, ale również dla naukowców zajmujących się fizyką atmosfery oraz klimatem.

Dlaczego zaliczane są do najwyższych chmur na Ziemi?

Obłoki srebrzyste zajmują wyjątkowe miejsce wśród wszystkich rodzajów zachmurzenia występujących na naszej planecie. Nie rozwijają się w troposferze, gdzie powstają niemal wszystkie znane chmury, ani w stratosferze, lecz znacznie wyżej, w górnej części mezosfery. Ich wysokość wynosi najczęściej od około 76 do 85 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Oznacza to, że znajdują się nawet dziesięć razy wyżej niż rozbudowane chmury burzowe Cumulonimbus, których wierzchołki zazwyczaj osiągają od 10 do 18 kilometrów wysokości. Tak ogromna różnica sprawia, że obłoki srebrzyste rozwijają się w środowisku niemal całkowicie odmiennym od tego, w którym powstają pozostałe chmury. Powietrze na tej wysokości jest niezwykle rozrzedzone. Ciśnienie atmosferyczne osiąga zaledwie ułamek wartości występujących przy powierzchni Ziemi, a liczba cząsteczek gazów jest tak mała, że warunki zaczynają przypominać pogranicze przestrzeni kosmicznej. Mimo to w odpowiednich okolicznościach możliwe jest utworzenie niezwykle cienkich struktur zbudowanych z mikroskopijnych kryształków lodu. Położenie obłoków srebrzystych sprawia również, że bardzo długo pozostają oświetlone przez promienie słoneczne. Nawet wtedy, gdy dla obserwatora znajdującego się na powierzchni Ziemi Słońce znajduje się już kilka lub kilkanaście stopni poniżej horyzontu, najwyższe warstwy mezosfery nadal znajdują się w jego zasięgu. Dzięki temu obłoki mogą świecić srebrzystym blaskiem na tle ciemnego nieba, podczas gdy wszystkie chmury znajdujące się niżej są już pogrążone w cieniu. Tak duża wysokość powoduje również, że obłoki srebrzyste należą do najbardziej delikatnych struktur atmosferycznych. Ich grubość jest stosunkowo niewielka, a pojedyncze warstwy kryształków lodu tworzą niezwykle cienkie pasma rozciągające się niekiedy na setki kilometrów. Z powierzchni Ziemi wyglądają jak subtelne włókna lub jasne fale, jednak w rzeczywistości unoszą się niemal na granicy przestrzeni kosmicznej. Z tego względu określane są mianem najwyższych chmur na Ziemi. Żaden inny rodzaj naturalnego zachmurzenia nie rozwija się na tak dużej wysokości. Wszystkie pozostałe chmury kończą swój rozwój znacznie niżej, najczęściej w obrębie troposfery, gdzie znajdują się odpowiednie warunki do kondensacji pary wodnej.

Czym różnią się od zwykłych chmur?

Choć obłoki srebrzyste określane są mianem chmur, pod wieloma względami różnią się od wszystkich form zachmurzenia obserwowanych na co dzień. Różnice dotyczą zarówno miejsca ich powstawania, jak i warunków atmosferycznych, składu oraz sposobu, w jaki stają się widoczne dla obserwatora. Najbardziej oczywistą różnicą jest wysokość występowania. Typowe chmury rozwijają się w troposferze, czyli najniższej warstwie atmosfery, gdzie zachodzą wszystkie podstawowe procesy pogodowe. To właśnie tam powstają opady, burze, mgły i większość zjawisk atmosferycznych. Obłoki srebrzyste tworzą się natomiast w mezosferze, kilkadziesiąt kilometrów wyżej, w środowisku o zupełnie innych właściwościach fizycznych. Odmienny jest również skład tych chmur. Większość chmur występujących w troposferze zbudowana jest z kropelek ciekłej wody, kryształków lodu lub mieszaniny obu tych składników. Obłoki srebrzyste składają się niemal wyłącznie z niezwykle drobnych kryształków lodu powstałych bezpośrednio z pary wodnej w temperaturach dochodzących nawet do około minus stu dwudziestu stopni Celsjusza. Różni się także ilość dostępnej wilgoci. W troposferze para wodna występuje stosunkowo obficie i stanowi podstawowy składnik odpowiedzialny za rozwój zachmurzenia. W mezosferze jej ilość jest niezwykle mała. Powstanie obłoków srebrzystych wymaga więc wyjątkowo sprzyjających warunków oraz obecności mikroskopijnych jąder kondensacji, na których mogą narastać kryształki lodu. Inaczej wygląda również mechanizm ich oświetlenia. Typowe chmury są widoczne przede wszystkim dlatego, że odbijają światło słoneczne padające bezpośrednio z góry. Obłoki srebrzyste obserwowane są głównie wtedy, gdy Słońce znajduje się już pod horyzontem. Promienie słoneczne docierają do nich od dołu lub pod bardzo małym kątem, rozświetlając ich delikatną strukturę na tle ciemniejącego nieba. Dzięki temu wydają się świecić własnym światłem, choć w rzeczywistości jedynie bardzo skutecznie odbijają promieniowanie słoneczne. Różni się również ich wpływ na pogodę. Chmury troposferyczne uczestniczą w obiegu wody, przynoszą opady, burze oraz zmiany warunków atmosferycznych. Obłoki srebrzyste powstają znacznie wyżej i nie mają praktycznie żadnego bezpośredniego wpływu na pogodę odczuwaną przy powierzchni Ziemi. Ich obecność stanowi natomiast niezwykle cenne źródło informacji o procesach zachodzących w najwyższych warstwach atmosfery. Wszystkie te cechy sprawiają, że obłoki srebrzyste zajmują wyjątkowe miejsce wśród zjawisk atmosferycznych. Choć nazywane są chmurami, pod względem miejsca powstawania, warunków rozwoju i właściwości fizycznych znacznie bardziej przypominają zjawiska zachodzące na pograniczu atmosfery i przestrzeni kosmicznej niż klasyczne zachmurzenie obserwowane każdego dnia.

Gdzie powstają obłoki srebrzyste?

Miejsce powstawania obłoków srebrzystych jest jednym z najbardziej niezwykłych spośród wszystkich zjawisk atmosferycznych. Podczas gdy niemal wszystkie znane chmury rozwijają się w troposferze, obłoki srebrzyste pojawiają się kilkadziesiąt kilometrów wyżej, w środowisku, które przez długi czas pozostawało niemal całkowicie niedostępne dla bezpośrednich badań. To obszar znajdujący się pomiędzy dolną atmosferą a przestrzenią kosmiczną, gdzie panują warunki skrajnie odmienne od tych obserwowanych przy powierzchni Ziemi. Na wysokości około osiemdziesięciu kilometrów powietrze jest niezwykle rozrzedzone, ciśnienie atmosferyczne osiąga zaledwie niewielki ułamek wartości notowanych na poziomie morza, a temperatura należy do najniższych występujących w całej atmosferze. W takich warunkach praktycznie nie mogą rozwijać się zwykłe chmury. Mimo tego przy odpowiedniej kombinacji temperatury, wilgotności i obecności mikroskopijnych cząstek możliwe staje się powstawanie delikatnych struktur lodowych tworzących obłoki srebrzyste. Ich wysokość sprawia również, że pozostają oświetlone przez promienie słoneczne jeszcze długo po zachodzie Słońca. Dzięki temu obserwator znajdujący się na powierzchni Ziemi może dostrzec ich jasne, srebrzyste pasma na tle ciemniejącego nieba, mimo że wszystkie pozostałe chmury znajdują się już w cieniu.

Mezopauza i górna mezosfera

Obłoki srebrzyste rozwijają się w najwyższej części mezosfery, bardzo blisko mezopauzy, czyli granicy oddzielającej mezosferę od termosfery. Jest to obszar położony na wysokości około 76 do 85 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Właśnie tam atmosfera osiąga jedne z najniższych temperatur występujących na naszej planecie. Mezosfera jest trzecią warstwą atmosfery licząc od powierzchni Ziemi. Rozciąga się powyżej stratosfery i obejmuje wysokości od około 50 do około 85 kilometrów. W przeciwieństwie do warstw znajdujących się niżej temperatura nie wzrasta tam wraz z wysokością, lecz ponownie zaczyna stopniowo spadać. W pobliżu mezopauzy osiąga wartości dochodzące nawet do około minus 120 stopni Celsjusza. To właśnie dlatego najwyższa część mezosfery stwarza wyjątkowe warunki sprzyjające tworzeniu kryształków lodu. Tak niskie temperatury praktycznie nie występują nigdzie indziej w atmosferze. Nawet podczas bardzo silnych mrozów przy powierzchni Ziemi różnica temperatur wynosi często ponad sto stopni. Mezopauza stanowi jednocześnie granicę pomiędzy dwoma warstwami atmosfery o odmiennych właściwościach. Powyżej rozpoczyna się termosfera, gdzie temperatura ponownie zaczyna wzrastać wskutek pochłaniania wysokoenergetycznego promieniowania słonecznego. Obłoki srebrzyste rozwijają się więc bardzo blisko miejsca, w którym atmosfera całkowicie zmienia swoje właściwości fizyczne. Warunki panujące na tej wysokości są niezwykle dynamiczne. Powietrze pozostaje bardzo rozrzedzone, występują silne fale atmosferyczne oraz złożone ruchy pionowe i poziome. Wszystkie te procesy wpływają na wygląd obłoków srebrzystych, nadając im charakterystyczne włókna, fale oraz delikatne smugi widoczne z powierzchni Ziemi.

Dlaczego właśnie tam panują odpowiednie warunki?

Może wydawać się zaskakujące, że najwyższe chmury na Ziemi nie powstają tam, gdzie znajduje się najwięcej wilgoci, lecz w miejscu, gdzie ilość pary wodnej jest niemal śladowa. Odpowiedź kryje się w niezwykłych właściwościach mezosfery oraz procesach zachodzących na bardzo dużych wysokościach. Najważniejszym czynnikiem są ekstremalnie niskie temperatury. W pobliżu mezopauzy są one tak niskie, że nawet minimalna ilość pary wodnej może zamarzać bezpośrednio na mikroskopijnych cząstkach unoszących się w atmosferze. W niższych warstwach atmosfera zawiera znacznie więcej wilgoci, jednak temperatury nie osiągają tak niskich wartości, aby możliwe było powstawanie obłoków srebrzystych. Istotną rolę odgrywa również obecność bardzo drobnych cząstek stanowiących jądra kondensacji. Mogą pochodzić między innymi z pyłu kosmicznego pozostawianego przez mikrometeoroidy spalające się podczas wejścia do atmosfery. Każdego dnia do atmosfery Ziemi docierają tysiące ton takiego materiału. Większość ulega całkowitemu odparowaniu, pozostawiając mikroskopijne cząstki, na których mogą osadzać się cząsteczki wody. Znaczenie ma także wyjątkowo małe ciśnienie atmosferyczne. Rozrzedzone powietrze sprzyja utrzymywaniu bardzo drobnych kryształków lodu przez długi czas w zawieszeniu. Dzięki temu mogą one stopniowo powiększać swoje rozmiary i tworzyć rozległe struktury rozciągające się na setki kilometrów. Nie bez znaczenia pozostają również fale atmosferyczne przemieszczające się przez mezosferę. Powodują one lokalne ochłodzenia i ogrzewanie powietrza, wpływając na rozmieszczenie oraz kształt obłoków srebrzystych. To dzięki ich działaniu na niebie pojawiają się charakterystyczne równoległe pasma, delikatne fale, wiry oraz skomplikowane włókniste struktury, które odróżniają obłoki srebrzyste od wszystkich innych rodzajów zachmurzenia. Dodatkowym warunkiem jest odpowiednie położenie Słońca względem horyzontu. Nawet najlepiej rozwinięte obłoki srebrzyste pozostaną niewidoczne, jeśli promienie słoneczne nie będą mogły ich oświetlić. Dopiero podczas głębokiego zmierzchu lub świtu światło dociera do najwyższych warstw mezosfery, podczas gdy powierzchnia Ziemi znajduje się już w cieniu. W takich warunkach delikatne kryształki lodu zaczynają odbijać światło, tworząc charakterystyczny srebrzystoniebieski blask, z którego słyną obłoki srebrzyste.

Jak powstają obłoki srebrzyste?

Powstawanie obłoków srebrzystych należy do najbardziej niezwykłych procesów zachodzących w atmosferze Ziemi. W przeciwieństwie do zwykłych chmur, które rozwijają się w dolnej części atmosfery dzięki unoszeniu wilgotnego powietrza oraz kondensacji pary wodnej, obłoki srebrzyste tworzą się w środowisku o zupełnie odmiennych właściwościach fizycznych. W górnej mezosferze panuje niezwykle niskie ciśnienie, ilość pary wodnej jest minimalna, a temperatura należy do najniższych notowanych w całej atmosferze. Mimo tak ekstremalnych warunków możliwe jest utworzenie bardzo cienkich warstw zbudowanych z mikroskopijnych kryształków lodu. Cały proces przebiega stopniowo i wymaga jednoczesnego wystąpienia kilku zjawisk. Najpierw temperatura musi spaść do wyjątkowo niskich wartości. Następnie obecna w mezosferze para wodna zaczyna osadzać się na mikroskopijnych cząstkach pyłu. Powstają niewielkie kryształki lodu, które stopniowo rosną i pod wpływem ruchów powietrza układają się w charakterystyczne włókniste struktury widoczne z powierzchni Ziemi podczas głębokiego zmierzchu. Każdy z tych etapów jest niezbędny. Brak choćby jednego z nich sprawia, że obłoki srebrzyste nie mogą się utworzyć, nawet jeśli pozostałe warunki wydają się sprzyjające.

Skrajnie niskie temperatury

Pierwszym i najważniejszym etapem powstawania obłoków srebrzystych jest wystąpienie wyjątkowo niskiej temperatury w górnej mezosferze. To właśnie ona decyduje o tym, czy para wodna będzie mogła przejść w postać lodu. W pobliżu mezopauzy temperatura często spada poniżej minus stu dwudziestu stopni Celsjusza. Są to jedne z najniższych wartości występujących w całej atmosferze ziemskiej. Co ciekawe, powietrze na tej wysokości bywa znacznie chłodniejsze niż w stratosferze znajdującej się kilkadziesiąt kilometrów niżej. Tak silne ochłodzenie jest rezultatem złożonych procesów zachodzących w mezosferze. Powietrze znajdujące się na dużych wysokościach ulega ciągłemu przemieszczaniu, rozszerzaniu oraz ochładzaniu. Dodatkowo bardzo mała gęstość atmosfery powoduje, że ilość energii cieplnej magazynowanej przez powietrze pozostaje niezwykle niewielka. W rezultacie nawet niewielkie zmiany w cyrkulacji atmosferycznej mogą prowadzić do bardzo dużych spadków temperatury. W takich warunkach nawet śladowe ilości pary wodnej zaczynają zachowywać się zupełnie inaczej niż w dolnej atmosferze. Cząsteczki wody tracą energię kinetyczną i mogą bardzo łatwo przechodzić w stan stały, o ile napotkają odpowiednie jądra kondensacji. Ekstremalnie niska temperatura wpływa również na trwałość już utworzonych kryształków lodu. W mezosferze praktycznie nie dochodzi do ich topnienia. Mogą więc utrzymywać się przez stosunkowo długi czas, stopniowo zwiększając swoje rozmiary i tworząc coraz bardziej rozbudowane struktury. Nie bez znaczenia pozostają także sezonowe zmiany temperatury. Najkorzystniejsze warunki do powstawania obłoków srebrzystych występują podczas letnich miesięcy na obu półkulach. Choć przy powierzchni Ziemi panują wtedy wysokie temperatury, w górnej mezosferze sytuacja wygląda odwrotnie. Cyrkulacja atmosferyczna prowadzi do jeszcze silniejszego ochłodzenia tej warstwy, zwiększając prawdopodobieństwo powstania obłoków.

Kondensacja pary wodnej na drobinach pyłu

Sama obecność bardzo niskiej temperatury nie wystarcza do utworzenia obłoków srebrzystych. Niezbędne są również mikroskopijne cząstki, na których para wodna może rozpocząć proces przechodzenia w lód. W górnej mezosferze znajdują się niezwykle drobne cząsteczki pyłu kosmicznego. Powstają one między innymi podczas spalania mikrometeoroidów nieustannie wpadających do atmosfery naszej planety. Każdego dnia do atmosfery dociera ogromna liczba takich niewielkich obiektów. Większość całkowicie odparowuje, pozostawiając po sobie mikroskopijne cząstki mineralne zawieszone wysoko nad Ziemią. Drobiny te pełnią rolę jąder kondensacji. Ich powierzchnia umożliwia cząsteczkom pary wodnej przyłączanie się i stopniowe tworzenie pierwszych warstw lodu. Bez obecności takich mikroskopijnych cząstek rozpoczęcie procesu byłoby znacznie trudniejsze, ponieważ spontaniczne tworzenie kryształków lodu w tak rozrzedzonym środowisku zachodzi niezwykle rzadko. Źródłem jąder kondensacji mogą być również inne bardzo drobne cząstki obecne w górnej atmosferze. Badania wskazują, że niewielki udział mogą mieć także produkty niektórych reakcji chemicznych zachodzących w mezosferze oraz drobiny powstające podczas działalności człowieka, między innymi związanej z lotami rakiet. Ilość dostępnych jąder kondensacji wpływa bezpośrednio na liczbę powstających kryształków lodu. Jeżeli ich koncentracja jest niewielka, obłoki srebrzyste pozostają bardzo cienkie i słabo widoczne. Większa liczba mikroskopijnych cząstek sprzyja natomiast tworzeniu bardziej rozległych i wyraźniejszych struktur. Proces osadzania pary wodnej przebiega bardzo powoli. W niezwykle rozrzedzonym powietrzu każda cząsteczka wody musi pokonać stosunkowo dużą odległość, zanim dotrze do odpowiedniego jądra kondensacji. Z tego względu rozwój obłoków srebrzystych jest znacznie spokojniejszy niż powstawanie zwykłych chmur w troposferze.

Powstawanie kryształków lodu

Po rozpoczęciu osadzania pary wodnej na mikroskopijnych drobinach rozpoczyna się wzrost kryształków lodu. Jest to jeden z najważniejszych etapów prowadzących do utworzenia obłoków srebrzystych. Każda kolejna cząsteczka pary wodnej przyłączająca się do powierzchni jądra kondensacji zwiększa rozmiary powstającego kryształka. Proces zachodzi bardzo powoli, ponieważ ilość dostępnej pary wodnej w mezosferze jest niezwykle mała. Mimo tego z upływem czasu powstają ogromne skupiska mikroskopijnych kryształków tworzących rozległe warstwy widoczne z powierzchni naszej planety. Kryształki budujące obłoki srebrzyste należą do najmniejszych spośród wszystkich kryształków lodu występujących w atmosferze. Ich średnica wynosi zwykle od kilkudziesięciu do około stu nanometrów. Są więc wielokrotnie mniejsze od kryształków spotykanych w zwykłych chmurach wysokich. Tak niewielkie rozmiary mają ogromne znaczenie dla wyglądu obłoków. Mikroskopijne kryształki bardzo skutecznie rozpraszają światło słoneczne, nadając całym strukturom charakterystyczny srebrzysty lub niebieskawy połysk. Jednocześnie pozostają na tyle lekkie, że nawet bardzo słabe ruchy powietrza mogą utrzymywać je przez długi czas w zawieszeniu. Na wielkość kryształków wpływają temperatura, ilość dostępnej pary wodnej oraz czas ich wzrostu. W sprzyjających warunkach proces może trwać przez wiele godzin, prowadząc do powstania rozległych pól obłoków obejmujących setki kilometrów.

Tworzenie włóknistych struktur

Ostatnim etapem jest nadanie obłokom srebrzystym ich charakterystycznego wyglądu. Świeżo utworzone kryształki lodu początkowo rozmieszczone są stosunkowo równomiernie, jednak bardzo szybko zaczynają oddziaływać na nie ruchy powietrza zachodzące w mezosferze. Na wysokości około osiemdziesięciu kilometrów występują liczne fale atmosferyczne oraz silne przepływy powietrza. Powodują one stopniowe przemieszczanie kryształków lodu, ich rozciąganie oraz układanie w długie pasma. Dzięki temu zamiast jednolitej warstwy pojawiają się niezwykle efektowne włókna, fale, zmarszczki, wiry oraz równoległe smugi. Dużą rolę odgrywają fale grawitacyjne przemieszczające się przez mezosferę. Nadają one obłokom charakterystyczną, pofalowaną strukturę przypominającą powierzchnię delikatnie poruszonej wody. Poszczególne pasma układają się równolegle do siebie lub tworzą skomplikowane siatki przecinających się linii. Niekiedy można dostrzec struktury przypominające fale na piasku, spiralne wiry albo wachlarze rozchodzące się promieniście na dużych obszarach nieba. Kształt obłoków zmienia się bardzo dynamicznie. Choć dla obserwatora wydają się niemal nieruchome, w rzeczywistości mikroskopijne kryształki lodu przez cały czas przemieszczają się wraz z ruchami powietrza występującymi w mezosferze. W ciągu kilkunastu lub kilkudziesięciu minut całe układy mogą wyraźnie zmienić swój wygląd. Jedne pasma stopniowo zanikają, inne wydłużają się, wyginają lub łączą z sąsiednimi strukturami, tworząc coraz bardziej złożone wzory. Dzięki nieustannemu oddziaływaniu fal atmosferycznych oraz przepływów powietrza praktycznie każda obserwacja obłoków srebrzystych wygląda inaczej, a ich delikatne włókna i fale nieustannie ewoluują podczas całego widowiska.

Jakie warunki są niezbędne do powstania obłoków srebrzystych?

Powstawanie obłoków srebrzystych wymaga jednoczesnego wystąpienia kilku bardzo specyficznych warunków atmosferycznych. Samo występowanie niezwykle niskiej temperatury nie wystarczy, podobnie jak obecność pary wodnej czy mikroskopijnych cząstek unoszących się w mezosferze. Dopiero odpowiednie połączenie wszystkich tych czynników umożliwia utworzenie delikatnych kryształków lodu, które po oświetleniu przez promienie słoneczne stają się widoczne z powierzchni Ziemi. To właśnie dlatego obłoki srebrzyste pojawiają się stosunkowo rzadko i tylko w określonych porach roku. Nawet niewielka zmiana temperatury, wilgotności lub ilości jąder kondensacji może sprawić, że proces ich powstawania zostanie całkowicie zahamowany. Atmosfera na wysokości około osiemdziesięciu kilometrów pozostaje niezwykle wrażliwa na zmiany zachodzące zarówno w niższych warstwach powietrza, jak i w przestrzeni kosmicznej.

Bardzo niska temperatura

Najważniejszym warunkiem powstawania obłoków srebrzystych jest występowanie ekstremalnie niskiej temperatury. Bez niej para wodna nie mogłaby przejść w postać kryształków lodu, a całe zjawisko nie miałoby możliwości zaistnienia. W górnej mezosferze temperatura często spada do około minus stu dwudziestu stopni Celsjusza. Są to jedne z najniższych wartości notowanych w ziemskiej atmosferze. Tak silne wychłodzenie powoduje, że nawet minimalna ilość pary wodnej bardzo łatwo zamarza na powierzchni mikroskopijnych cząstek unoszących się w powietrzu. Co ciekawe, najkorzystniejsze warunki termiczne pojawiają się podczas lata na danej półkuli. Choć przy powierzchni Ziemi panują wtedy najwyższe temperatury w ciągu roku, w mezosferze zachodzą procesy prowadzące do intensywnego ochładzania powietrza. Wynika to z sezonowej cyrkulacji atmosferycznej obejmującej najwyższe warstwy atmosfery. Powietrze unoszące się na dużych wysokościach rozszerza się i ulega silnemu ochłodzeniu, tworząc środowisko sprzyjające powstawaniu obłoków srebrzystych. Nawet niewielki wzrost temperatury może znacząco ograniczyć rozwój kryształków lodu. Dlatego obłoki srebrzyste należą do zjawisk bardzo wrażliwych na zmiany warunków termicznych zachodzących w mezosferze.

Obecność pary wodnej

Drugim niezbędnym składnikiem jest para wodna. Choć jej ilość w mezosferze jest niezwykle mała, okazuje się wystarczająca do utworzenia ogromnej liczby mikroskopijnych kryształków lodu. Źródło tej wilgoci przez wiele lat pozostawało zagadką. Obecnie wiadomo, że para wodna dociera do mezosfery na kilka sposobów. Znaczna jej część transportowana jest z niższych warstw atmosfery przez bardzo powolne ruchy pionowe zachodzące w skali całej planety. Dodatkowym źródłem są reakcje chemiczne zachodzące wysoko nad powierzchnią Ziemi, podczas których powstają nowe cząsteczki wody. W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się również wpływowi działalności człowieka. Loty rakiet oraz spalanie paliw na bardzo dużych wysokościach mogą lokalnie zwiększać ilość pary wodnej w mezosferze. Nadal prowadzone są badania określające, jak duże znaczenie ma ten proces dla częstotliwości występowania obłoków srebrzystych. Mimo bardzo niewielkiej zawartości wilgoci nawet minimalna ilość pary wodnej wystarcza do utworzenia milionów kryształków lodu. W środowisku o temperaturze znacznie poniżej minus stu stopni Celsjusza każda dodatkowa cząsteczka wody zwiększa możliwość rozwoju tych niezwykłych chmur.

Jądra kondensacji

Samo występowanie zimnego i wilgotnego powietrza nadal nie gwarantuje powstania obłoków srebrzystych. Konieczna jest jeszcze obecność mikroskopijnych jąder kondensacji, które stanowią powierzchnię umożliwiającą rozpoczęcie narastania kryształków lodu. Najważniejszym źródłem takich cząstek jest pył kosmiczny pozostawiany przez mikrometeoroidy spalające się podczas wejścia do atmosfery. Każdego dnia do atmosfery Ziemi dociera ogromna liczba drobnych cząstek pochodzenia kosmicznego. Większość z nich całkowicie odparowuje, pozostawiając po sobie mikroskopijne drobiny mineralne zawieszone w mezosferze. Na ich powierzchni zaczynają osadzać się cząsteczki pary wodnej. Z czasem tworzą się pierwsze warstwy lodu, które stopniowo zwiększają swoje rozmiary. Bez obecności takich mikroskopijnych cząstek rozpoczęcie procesu byłoby znacznie trudniejsze, ponieważ para wodna bardzo rzadko tworzy kryształki samorzutnie. Liczba dostępnych jąder kondensacji wpływa na wygląd całych obłoków. Gdy jest ich niewiele, powstające struktury pozostają cienkie i słabo widoczne. Większa liczba mikroskopijnych drobin sprzyja natomiast tworzeniu rozległych pól obłoków obejmujących znaczne obszary nieba.

Odpowiednie oświetlenie przez Słońce

Nawet najlepiej rozwinięte obłoki srebrzyste nie będą widoczne z powierzchni Ziemi, jeśli nie zostaną odpowiednio oświetlone przez promienie słoneczne. Jest to ostatni warunek decydujący o możliwości ich obserwacji. Obłoki rozwijają się tak wysoko, że pozostają oświetlone jeszcze długo po zachodzie Słońca. W tym samym czasie powierzchnia Ziemi oraz wszystkie chmury znajdujące się w troposferze są już pogrążone w cieniu. Dzięki temu jasne pasma obłoków srebrzystych wyraźnie odcinają się od ciemniejącego nieba. Najlepsze warunki do ich obserwacji występują wtedy, gdy środek tarczy słonecznej znajduje się około 6 do 16 stopni poniżej horyzontu. Jeżeli Słońce znajduje się wyżej, niebo pozostaje zbyt jasne i subtelne struktury obłoków stają się trudne do zauważenia. Jeżeli natomiast znajduje się znacznie niżej, promienie słoneczne nie docierają już do mezosfery i obłoki przestają być oświetlane. Duże znaczenie ma również przejrzystość atmosfery. Nawet intensywnie świecące obłoki srebrzyste mogą pozostać niewidoczne podczas obecności gęstego zachmurzenia, mgły lub silnego zapylenia powietrza. Najlepsze obserwacje prowadzi się podczas pogodnych wieczorów oraz poranków z odsłoniętym północnym horyzontem. Połączenie wszystkich opisanych warunków sprawia, że obłoki srebrzyste należą do najrzadszych i najbardziej niezwykłych zjawisk atmosferycznych obserwowanych z powierzchni naszej planety. Nawet niewielkie odchylenie jednego z tych elementów może całkowicie uniemożliwić ich powstanie lub sprawić, że pozostaną niewidoczne dla obserwatorów.

Kiedy i gdzie można obserwować obłoki srebrzyste?

Możliwość obserwacji obłoków srebrzystych zależy od kilku czynników jednocześnie. Nawet jeśli powstaną w mezosferze, nie zawsze będą widoczne z powierzchni Ziemi. Znaczenie ma pora roku, wysokość Słońca pod horyzontem, szerokość geograficzna oraz aktualne warunki pogodowe. W przeciwieństwie do zwykłych chmur nie można ich oglądać przez cały rok ani o dowolnej porze dnia. Ich pojawienie się wymaga bardzo precyzyjnego ustawienia Ziemi względem Słońca oraz odpowiedniego oświetlenia najwyższych warstw atmosfery. Najlepsze obserwacje prowadzone są podczas krótkiego okresu letniego, kiedy w mezosferze panują najkorzystniejsze warunki do tworzenia kryształków lodu, a promienie słoneczne po zachodzie nadal docierają do wysoko położonych obłoków. Dzięki temu delikatne, srebrzyste struktury stają się doskonale widoczne na tle ciemniejącego nieba.

Najlepsza pora roku

Obłoki srebrzyste pojawiają się przede wszystkim latem. Na półkuli północnej sezon obserwacyjny trwa zwykle od końca maja do pierwszej połowy sierpnia, przy czym największa liczba obserwacji przypada najczęściej na czerwiec oraz lipiec. Na półkuli południowej analogiczny okres występuje od końca listopada do początku lutego. Może wydawać się to zaskakujące, ponieważ lato kojarzy się z wysokimi temperaturami. W mezosferze sytuacja wygląda jednak zupełnie inaczej. W tym okresie zachodzą procesy cyrkulacyjne prowadzące do bardzo silnego wychłodzenia najwyższych warstw atmosfery. Powietrze unoszące się ku mezopauzie rozszerza się i intensywnie ochładza, osiągając temperatury sprzyjające powstawaniu mikroskopijnych kryształków lodu. Poza sezonem letnim temperatura mezosfery zwykle nie osiąga odpowiednio niskich wartości lub warunki cyrkulacyjne nie sprzyjają tworzeniu się obłoków. Z tego względu jesienią, zimą i wczesną wiosną obserwacje należą do wyjątkowej rzadkości. Długość sezonu może nieznacznie różnić się pomiędzy kolejnymi latami. Wpływ mają między innymi zmiany temperatury mezosfery, aktywność fal atmosferycznych oraz ilość dostępnej pary wodnej. Zdarza się, że pierwsze obłoki pojawiają się już w drugiej połowie maja, natomiast podczas wyjątkowo sprzyjających warunków mogą być widoczne jeszcze w sierpniu.

Najlepsza pora dnia

Równie ważna jak pora roku jest pora dnia. Obłoki srebrzyste najlepiej obserwować po zachodzie Słońca lub przed jego wschodem, podczas głębokiego zmierzchu i świtu. Najczęściej są widoczne od około godziny po zachodzie Słońca do momentu zapadnięcia pełnej nocy oraz ponownie na krótko przed świtem. W tym czasie powierzchnia Ziemi znajduje się już w cieniu, natomiast promienie słoneczne nadal docierają do wysoko położonej mezosfery. Najlepsze warunki występują wtedy, gdy Słońce znajduje się od około 6 do 16 stopni poniżej horyzontu. Przy wyższym położeniu niebo pozostaje zbyt jasne, przez co delikatne obłoki trudno dostrzec. Gdy Słońce znajduje się znacznie niżej, jego promienie przestają docierać do mezosfery i obłoki tracą swoje charakterystyczne oświetlenie. Podczas obserwacji warto zwrócić uwagę przede wszystkim na północną część nieba. W naszych szerokościach geograficznych właśnie tam najczęściej pojawiają się pierwsze srebrzyste pasma. Początkowo mogą wyglądać jak bardzo cienkie, jasne smugi tuż nad horyzontem. W kolejnych minutach często stają się coraz wyraźniejsze i obejmują coraz większy fragment nieba. Znaczenie ma również miejsce prowadzenia obserwacji. Najlepsze rezultaty uzyskuje się z obszarów oddalonych od intensywnego oświetlenia miejskiego, gdzie północny horyzont pozostaje odsłonięty i nie jest zasłonięty przez budynki, drzewa ani wzniesienia.

W jakich regionach świata występują najczęściej?

Obłoki srebrzyste nie pojawiają się równomiernie na całej Ziemi. Największa liczba obserwacji pochodzi z umiarkowanych oraz wysokich szerokości geograficznych obu półkul. Szczególnie często można je dostrzec pomiędzy około 50 a 70 stopniem szerokości geograficznej. Do krajów, w których obłoki srebrzyste obserwowane są stosunkowo regularnie, należą między innymi Norwegia, Szwecja, Finlandia, Dania, Niemcy, Wielka Brytania, Holandia, kraje bałtyckie oraz Kanada. Sprzyjające warunki występują również na dużych obszarach Rosji oraz Alaski. Znacznie rzadziej pojawiają się w pobliżu równika. Wynika to przede wszystkim z odmiennej geometrii oświetlenia oraz mniej korzystnych warunków obserwacyjnych. Nawet jeśli obłoki powstaną w mezosferze, bardzo często pozostają niewidoczne z powierzchni Ziemi. W ostatnich dekadach coraz częściej pojawiają się doniesienia o obserwacjach z nieco niższych szerokości geograficznych. Część badań wskazuje, że może mieć to związek ze zmianami zachodzącymi w atmosferze oraz stopniowym zwiększaniem ilości pary wodnej w mezosferze. Zagadnienie to nadal pozostaje przedmiotem intensywnych badań naukowych.

Czy można zobaczyć je w Polsce?

Polska należy do krajów, w których obserwacje obłoków srebrzystych są stosunkowo częste. Położenie naszego kraju w umiarkowanych szerokościach geograficznych sprawia, że podczas letnich miesięcy panują bardzo dobre warunki do ich dostrzegania. Największe szanse pojawiają się od końca maja do końca lipca, szczególnie podczas pogodnych wieczorów oraz poranków. Najbardziej efektowne widowiska obserwowane są zwykle w czerwcu i pierwszej połowie lipca, kiedy długość zmierzchu oraz położenie Słońca sprzyjają oświetlaniu mezosfery. Najlepsze warunki występują z dala od dużych miast, gdzie zanieczyszczenie światłem jest niewielkie. Otwarta przestrzeń oraz dobrze widoczny północny horyzont znacznie ułatwiają dostrzeżenie pierwszych srebrzystych struktur. Obłoki srebrzyste bywają widoczne gołym okiem, jednak lornetka lub aparat fotograficzny pozwalają dostrzec znacznie więcej szczegółów. Na zdjęciach często widoczne są delikatne fale, równoległe pasma, wiry oraz misternie ułożone włókna, których nie zawsze można dostrzec podczas zwykłej obserwacji. W Polsce zdarzają się sezony wyjątkowo bogate w obserwacje, podczas których obłoki srebrzyste pojawiają się wielokrotnie w ciągu kilku tygodni. W innych latach liczba widocznych pokazów jest mniejsza, ponieważ o ich występowaniu decyduje wiele czynników zachodzących wysoko w mezosferze. Mimo tej zmienności każdego lata warto regularnie spoglądać na północne niebo po zachodzie Słońca, ponieważ nawet krótka obserwacja może przynieść możliwość zobaczenia jednego z najbardziej niezwykłych zjawisk występujących w atmosferze Ziemi.

Dlaczego obłoki srebrzyste mają srebrzysty blask?

Jedną z najbardziej niezwykłych cech obłoków srebrzystych jest ich charakterystyczny srebrzystoniebieski połysk, który od razu odróżnia je od wszystkich innych rodzajów zachmurzenia. Delikatne pasma wydają się świecić własnym światłem, choć w rzeczywistości nie emitują żadnego promieniowania. Ich niezwykły wygląd jest efektem odpowiedniego oświetlenia przez promienie słoneczne oraz właściwości mikroskopijnych kryształków lodu budujących całą strukturę obłoków. Połączenie bardzo dużej wysokości, odpowiedniego położenia Słońca oraz niezwykle małych kryształków lodu sprawia, że obłoki srebrzyste należą do najbardziej efektownych zjawisk optycznych obserwowanych na ziemskim niebie. W sprzyjających warunkach mogą przybierać odcienie srebrzyste, białe, błękitne, a niekiedy nawet delikatnie złotawe lub perłowe.

Rola światła słonecznego

Źródłem światła widocznego na obłokach srebrzystych jest wyłącznie Słońce. Same obłoki nie świecą własnym światłem, lecz odbijają i rozpraszają promieniowanie słoneczne docierające do najwyższych warstw mezosfery. Na wysokości około osiemdziesięciu kilometrów atmosfera jest niezwykle rzadka i praktycznie pozbawiona gęstego zachmurzenia. Dzięki temu promienie słoneczne mogą bez większych przeszkód docierać do kryształków lodu tworzących obłoki. Każdy z tych mikroskopijnych kryształków działa jak niewielki element rozpraszający światło w wielu kierunkach. Choć pojedynczy kryształek jest praktycznie niewidoczny, ich liczba jest ogromna. Wspólnie odbijają światło na tyle skutecznie, że całe struktury stają się doskonale widoczne z powierzchni Ziemi. Rozproszone promieniowanie dociera do obserwatora z milionów punktów jednocześnie, nadając obłokom charakterystyczny jasny połysk. Znaczenie ma również wielkość kryształków lodu. Są one znacznie mniejsze od kryształków spotykanych w zwykłych chmurach wysokich. Dzięki temu bardzo efektywnie rozpraszają światło widzialne, zachowując jednocześnie niezwykle delikatny wygląd całej struktury. Kolor obłoków może zmieniać się wraz z wysokością Słońca pod horyzontem. Najczęściej dominują odcienie srebrzystobiałe oraz błękitne, jednak podczas wyjątkowo korzystnych warunków można dostrzec również subtelne barwy perłowe, żółtawe lub lekko pomarańczowe. Wynikają one z niewielkich różnic w sposobie rozpraszania poszczególnych długości fal światła przez kryształki lodu. Na intensywność blasku wpływa także przejrzystość atmosfery znajdującej się pomiędzy obserwatorem a obłokami. Im czystsze powietrze i mniejsze zanieczyszczenie światłem, tym bardziej kontrastowe oraz efektowne wydają się ich jasne włókna.

Dlaczego są widoczne po zachodzie Słońca?

Najbardziej niezwykłą cechą obłoków srebrzystych jest fakt, że pojawiają się na niebie wtedy, gdy większość innych chmur staje się już całkowicie niewidoczna. Wynika to bezpośrednio z ich ogromnej wysokości. Po zachodzie Słońca powierzchnia Ziemi stopniowo pogrąża się w cieniu. Wraz z nią zacienione zostają również wszystkie chmury znajdujące się w troposferze. Przestają odbijać światło słoneczne i szybko zlewają się z ciemniejącym niebem. Obłoki srebrzyste znajdują się jednak kilkadziesiąt kilometrów wyżej. Z takiej wysokości nadal „widzą” Słońce, mimo że dla obserwatora pozostaje ono już ukryte pod horyzontem. Promienie słoneczne nadal docierają do mezosfery i oświetlają znajdujące się tam kryształki lodu. Powstaje wówczas wyjątkowy kontrast. Dolna atmosfera znajduje się już w cieniu, natomiast najwyższe warstwy pozostają nadal jasne. Dzięki temu srebrzyste pasma wyraźnie odcinają się od ciemnoniebieskiego tła zmierzchowego nieba i sprawiają wrażenie delikatnie świecących. Najbardziej efektowne widowiska można obserwować wtedy, gdy Słońce znajduje się od około 6 do 16 stopni poniżej horyzontu. W tym czasie niebo jest już wystarczająco ciemne, aby obłoki dobrze się wyróżniały, ale jednocześnie promienie słoneczne nadal sięgają najwyższych warstw mezosfery. Jeżeli Słońce schowa się głębiej pod horyzont, granica cienia zaczyna obejmować również wysokości, na których występują obłoki srebrzyste. W takiej sytuacji przestają być oświetlane i bardzo szybko znikają z pola widzenia, mimo że fizycznie nadal pozostają w atmosferze. Z tego względu czas ich obserwacji jest stosunkowo krótki. Najczęściej trwa od kilkudziesięciu minut do około dwóch godzin po zachodzie Słońca lub przed jego wschodem. Każda minuta zmienia warunki oświetlenia, dlatego wygląd obłoków może dynamicznie ewoluować. Raz stają się wyjątkowo jasne i kontrastowe, innym razem stopniowo bledną, aż całkowicie znikają wraz z przesuwaniem się granicy cienia przez najwyższe warstwy atmosfery.

Jak wyglądają obłoki srebrzyste?

Obłoki srebrzyste należą do najbardziej charakterystycznych zjawisk atmosferycznych widocznych na nocnym niebie. Ich wygląd jest tak wyjątkowy, że po kilku obserwacjach trudno pomylić je z innymi rodzajami zachmurzenia. Wyróżniają się delikatną strukturą, jasnym srebrzystym lub niebieskawym połyskiem oraz niezwykle subtelnymi wzorami przypominającymi fale, włókna lub misternie utkane koronki. W przeciwieństwie do zwykłych chmur nie tworzą zwartych, gęstych warstw zasłaniających niebo. Są bardzo cienkie i półprzezroczyste, dlatego często sprawiają wrażenie lekkich, niemal eterycznych struktur zawieszonych wysoko nad horyzontem. Ich wygląd nieustannie się zmienia pod wpływem ruchów powietrza zachodzących w mezosferze. Nawet podczas jednej obserwacji można zauważyć stopniowe przekształcanie się włókien, fal oraz smug w zupełnie nowe układy.

Charakterystyczne włókna i smugi

Najbardziej rozpoznawalną cechą obłoków srebrzystych jest ich niezwykle delikatna budowa. Zamiast jednolitej powierzchni tworzą cienkie włókna, równoległe pasma oraz długie smugi rozciągające się na znacznym obszarze nieba. Poszczególne pasma mają zwykle bardzo wyraźnie zaznaczone krawędzie, a jednocześnie pozostają niezwykle cienkie. Często przypominają delikatne nitki jedwabiu rozwieszone wysoko nad powierzchnią Ziemi. W sprzyjających warunkach pojedyncze włókna mogą ciągnąć się przez dziesiątki kilometrów, tworząc rozległe układy widoczne z odległości setek kilometrów. Charakterystyczną cechą jest również bardzo regularne ułożenie wielu struktur. W przeciwieństwie do zwykłych chmur, które często posiadają nieregularne kształty, obłoki srebrzyste tworzą pasma biegnące niemal równolegle do siebie. Wynika to z działania fal atmosferycznych przemieszczających się w mezosferze. Podczas wyjątkowo efektownych pokazów włókna zaczynają się przeplatać, tworząc skomplikowane wzory przypominające delikatną koronkę lub sieć cienkich linii rozciągniętych na znacznym fragmencie nieba. Im spokojniejsze warunki panują w mezosferze, tym bardziej uporządkowane stają się obserwowane struktury. Ich wygląd zmienia się nieustannie. W ciągu kilkunastu minut cienkie pasma mogą wydłużać się, wyginać, rozdzielać lub łączyć z sąsiednimi strukturami. Dzięki temu praktycznie każda obserwacja wygląda inaczej.

Najczęściej spotykane kształty

Choć wszystkie obłoki srebrzyste powstają według tego samego mechanizmu, ich wygląd może być bardzo zróżnicowany. Kształt zależy od ruchów powietrza zachodzących w mezosferze, obecności fal atmosferycznych oraz sposobu rozmieszczenia kryształków lodu. Najczęściej obserwowane są długie równoległe pasma przypominające delikatne fale rozciągające się nad północnym horyzontem. Układają się one obok siebie niemal z jednakowymi odstępami, tworząc bardzo efektowny wzór. Często pojawiają się również cienkie włókna przypominające rozwiane pasma jedwabiu lub pióra. Takie struktury sprawiają wrażenie niezwykle lekkich i subtelnych, a ich końce stopniowo zanikają, płynnie przechodząc w ciemniejsze fragmenty nieba. Bardzo widowiskowe są także układy faliste. Powierzchnia obłoków przypomina wtedy zmarszczki widoczne na spokojnej tafli jeziora. Regularne fale rozchodzą się równolegle na dużych odległościach, tworząc niemal geometryczne wzory. Podczas szczególnie korzystnych warunków można dostrzec także wiry, wachlarze oraz skomplikowane struktury przypominające sploty cienkich nitek. Są one efektem oddziaływania kilku różnych fal atmosferycznych przemieszczających się jednocześnie przez mezosferę. Niektóre pokazy obejmują jedynie niewielkie fragmenty nieba, inne natomiast rozciągają się od północnego horyzontu aż wysoko nad głowę obserwatora. Najbardziej rozbudowane układy mogą zajmować znaczną część sklepienia niebieskiego i zachwycać niezwykle bogatą strukturą.

Jak odróżnić je od cienkich chmur wysokich?

Osoby obserwujące obłoki srebrzyste po raz pierwszy często zastanawiają się, czy nie patrzą po prostu na cienkie chmury Cirrus. Na pierwszy rzut oka oba rodzaje zachmurzenia mogą wydawać się podobne, jednak istnieje kilka cech pozwalających bardzo łatwo je rozróżnić. Najważniejszą różnicą jest pora obserwacji. Obłoki srebrzyste widoczne są niemal wyłącznie podczas głębokiego zmierzchu lub przed świtem, kiedy większość nieba jest już ciemna. Chmury Cirrus można natomiast obserwować o każdej porze dnia. Duże znaczenie ma również jasność. Obłoki srebrzyste sprawiają wrażenie świecących na tle ciemnego nieba. Ich srebrzysty lub błękitny połysk wyraźnie odcina się od otoczenia. Cirrus odbijają światło słoneczne jedynie wtedy, gdy Słońce znajduje się nad horyzontem lub bardzo płytko pod nim. Po zapadnięciu głębszego zmierzchu stają się praktycznie niewidoczne. Różni się także wygląd samych struktur. Cirrus posiadają zwykle bardziej miękkie, rozmyte brzegi oraz mniej regularny układ włókien. Obłoki srebrzyste często tworzą wyraźne fale, równoległe pasma oraz ostro zarysowane smugi przypominające delikatnie pofałdowaną tkaninę. Istotnym elementem jest również położenie na niebie. W Polsce obłoki srebrzyste najczęściej pojawiają się nisko nad północnym horyzontem i stopniowo rozciągają się ku górze. Cirrus mogą występować w dowolnym miejscu sklepienia niebieskiego. Pomocna bywa także obserwacja zmian zachodzących w czasie. Obłoki srebrzyste bardzo często wykazują powolne, lecz wyraźne przekształcenia całych układów fal i włókien wynikające z ruchów powietrza w mezosferze. Ich niezwykle delikatna struktura oraz charakterystyczny srebrzysty połysk sprawiają, że po zdobyciu niewielkiego doświadczenia rozpoznanie ich staje się stosunkowo łatwe nawet dla początkujących obserwatorów nieba.

Czy obłoki srebrzyste są niebezpieczne?

Obłoki srebrzyste należą do najbezpieczniejszych zjawisk atmosferycznych, jakie można obserwować na niebie. Mimo że powstają na ogromnej wysokości i świadczą o niezwykle interesujących procesach zachodzących w najwyższych warstwach atmosfery, nie stanowią żadnego bezpośredniego zagrożenia dla ludzi, zwierząt ani infrastruktury. Nie są związane z gwałtownymi zjawiskami pogodowymi, nie przynoszą opadów, nie wywołują burz ani nie powodują silnego wiatru przy powierzchni Ziemi. W przeciwieństwie do chmur burzowych rozwijających się w troposferze obłoki srebrzyste występują w mezosferze, czyli około osiemdziesiąt kilometrów nad powierzchnią naszej planety. Tak ogromna odległość sprawia, że procesy zachodzące w ich wnętrzu nie mają praktycznie żadnego wpływu na pogodę odczuwaną przez człowieka. Kryształki lodu budujące te chmury są niezwykle małe i pozostają zawieszone w bardzo rozrzedzonym powietrzu. Nie mogą opaść na powierzchnię Ziemi ani przekształcić się w opady atmosferyczne. Pojawienie się obłoków srebrzystych nie oznacza również zbliżającego się pogorszenia pogody. Można je obserwować zarówno podczas długotrwałych okresów wyżowej, stabilnej aury, jak i przed zmianą sytuacji barycznej. Ich obecność zależy od warunków panujących wysoko w mezosferze, a nie od procesów zachodzących w troposferze odpowiedzialnej za codzienną pogodę. Choć nie stanowią zagrożenia, posiadają ogromne znaczenie naukowe. Są niezwykle czułym wskaźnikiem zmian zachodzących w najwyższych warstwach atmosfery. Analiza ich wyglądu, wysokości, jasności oraz częstotliwości występowania pozwala lepiej poznawać procesy cyrkulacyjne zachodzące w mezosferze oraz śledzić długoterminowe zmiany środowiska atmosferycznego. Obłoki srebrzyste odgrywają również ważną rolę podczas badań klimatycznych. Niektóre obserwacje wskazują, że w ostatnich dekadach ich liczba może stopniowo wzrastać, a zasięg występowania obejmuje coraz niższe szerokości geograficzne. Nadal prowadzone są badania mające odpowiedzieć na pytanie, w jakim stopniu zjawisko to wiąże się ze zmianami zachodzącymi w atmosferze Ziemi. Dla obserwatorów nieba pojawienie się obłoków srebrzystych jest przede wszystkim okazją do podziwiania jednego z najbardziej niezwykłych widowisk atmosferycznych. Ich delikatny srebrzysty blask, subtelne włókna oraz zmieniające się wzory należą do najbardziej efektownych zjawisk optycznych widocznych podczas letnich nocy.

Ciekawostki o obłokach srebrzystych

Obłoki srebrzyste od momentu swojego odkrycia budzą ogromne zainteresowanie naukowców oraz miłośników obserwacji nieba. Choć badane są już od ponad stu trzydziestu lat, nadal skrywają wiele tajemnic. Każdego roku prowadzone są kolejne pomiary satelitarne, obserwacje naziemne oraz eksperymenty mające lepiej wyjaśnić proces ich powstawania i rolę, jaką odgrywają w funkcjonowaniu najwyższych warstw atmosfery.

Historia odkrycia

Pierwsze udokumentowane obserwacje obłoków srebrzystych pochodzą z końca XIX wieku. Szczególnie dużo doniesień zaczęło pojawiać się po potężnej erupcji wulkanu Krakatau w 1883 roku, która należała do największych erupcji w historii nowożytnych obserwacji. Po wybuchu do atmosfery trafiły ogromne ilości pyłów oraz aerozoli, powodując niezwykle barwne zachody Słońca obserwowane niemal na całym świecie. W tym samym okresie wielu obserwatorów zaczęło dostrzegać na nocnym niebie jasne, srebrzyste struktury, których wcześniej nie opisywano. Początkowo sądzono, że nowe zjawisko pozostaje bezpośrednio związane z pyłami wulkanicznymi. Dopiero kolejne lata badań wykazały, że obłoki srebrzyste rozwijają się znacznie wyżej niż warstwy zawierające większość aerozoli pochodzących z erupcji. Ostatecznie ustalono, że tworzą się w mezosferze i zbudowane są z mikroskopijnych kryształków lodu. Od tamtej pory obłoki srebrzyste stały się przedmiotem licznych badań naukowych. Rozwój fotografii, radarów, rakiet badawczych oraz satelitów pozwolił znacznie lepiej poznać ich budowę oraz procesy prowadzące do ich powstawania.

Czy mają związek ze zmianami klimatu?

Jednym z najczęściej analizowanych zagadnień jest możliwy związek pomiędzy obłokami srebrzystymi a zmianami klimatu. W ostatnich dekudziesięciu latach coraz częściej pojawiają się obserwacje wskazujące, że sezon ich występowania staje się dłuższy, a same obłoki widywane są również na niższych szerokościach geograficznych niż dawniej. Badacze przypuszczają, że może mieć to związek z kilkoma procesami zachodzącymi jednocześnie. Jednym z nich jest wzrost ilości pary wodnej docierającej do mezosfery. Dodatkowa wilgoć zwiększa prawdopodobieństwo tworzenia kryształków lodu nawet wtedy, gdy zmiany są stosunkowo niewielkie. Znaczenie może mieć również ochładzanie górnych warstw atmosfery wynikające z rosnącego stężenia gazów cieplarnianych. Choć przy powierzchni Ziemi obserwowany jest wzrost temperatury, w mezosferze zachodzi proces odwrotny. Niższa temperatura sprzyja powstawaniu lodu, co może zwiększać częstotliwość pojawiania się obłoków srebrzystych. Nie oznacza to jednak, że każde pojawienie się obłoków srebrzystych świadczy o zmianach klimatu. Na ich występowanie wpływa wiele czynników obejmujących cyrkulację atmosferyczną, aktywność fal grawitacyjnych, ilość pary wodnej oraz warunki oświetlenia. Dlatego pojedyncze obserwacje nie pozwalają wyciągać jednoznacznych wniosków. Dopiero wieloletnie serie pomiarowe umożliwiają analizę długoterminowych trendów.

Skąd pochodzi para wodna w mezosferze?

Jedną z największych zagadek przez wiele lat było wyjaśnienie, skąd na wysokości około osiemdziesięciu kilometrów bierze się para wodna potrzebna do utworzenia kryształków lodu. Obecnie wiadomo, że część wilgoci transportowana jest z niższych warstw atmosfery przez bardzo powolną cyrkulację obejmującą niemal całą atmosferę ziemską. Choć ilość przenoszonej pary wodnej jest niewielka, w mezosferze okazuje się wystarczająca do tworzenia obłoków. Dodatkowym źródłem są reakcje chemiczne zachodzące pod wpływem promieniowania słonecznego. Podczas przemian z udziałem wodoru oraz tlenu mogą powstawać nowe cząsteczki wody, zwiększając zawartość wilgoci na bardzo dużych wysokościach. Naukowcy analizują również wpływ spalania metanu w atmosferze. W wyniku jego utleniania powstaje para wodna, która może stopniowo docierać do mezosfery i zwiększać ilość materiału dostępnego do tworzenia kryształków lodu. Rozważany jest także wpływ działalności człowieka związanej z lotami rakiet oraz rozwojem sektora kosmicznego. Silniki rakietowe emitują między innymi parę wodną bezpośrednio do górnych warstw atmosfery. Trwają badania określające, czy zjawisko to może w przyszłości wpływać na częstotliwość występowania obłoków srebrzystych. Choć wiele pytań nadal pozostaje otwartych, jedno jest pewne. Nawet niezwykle mała ilość pary wodnej obecna w mezosferze, połączona z ekstremalnie niską temperaturą oraz obecnością mikroskopijnych jąder kondensacji, wystarcza do powstania jednego z najbardziej niezwykłych zjawisk obserwowanych na ziemskim niebie.

Podsumowanie

Obłoki srebrzyste przypominają, że atmosfera Ziemi skrywa zjawiska, których nie sposób dostrzec podczas codziennej obserwacji nieba. Ich pojawienie się jest efektem niezwykle precyzyjnego współdziałania procesów zachodzących na granicy atmosfery i przestrzeni kosmicznej. Dzięki temu należą do najbardziej unikalnych fenomenów, jakie można podziwiać z powierzchni naszej planety. Choć są widoczne jedynie przez krótki czas w roku, każda ich obserwacja dostarcza cennych informacji o procesach zachodzących na wysokościach niedostępnych dla bezpośrednich pomiarów. Z tego względu od wielu lat pozostają przedmiotem intensywnych badań, pomagając lepiej poznawać funkcjonowanie górnych warstw atmosfery oraz zmiany zachodzące w ziemskim środowisku. Dla miłośników przyrody i fotografii obłoki srebrzyste stanowią jedno z najbardziej spektakularnych widowisk letniego nieba. Delikatne, świetliste struktury potrafią całkowicie odmienić wygląd zmierzchu, tworząc krajobrazy, które trudno porównać z jakimkolwiek innym zjawiskiem atmosferycznym. Każde pojawienie się obłoków srebrzystych przypomina również, jak wiele tajemnic nadal kryje atmosfera. Nawet w czasach nowoczesnych satelitów i zaawansowanych technologii naukowcy nieustannie odkrywają nowe informacje dotyczące ich powstawania, zmienności oraz roli w funkcjonowaniu ziemskiego systemu klimatycznego. To sprawia, że pozostają nie tylko niezwykle efektownym elementem nocnego nieba, ale również jednym z najbardziej fascynujących obiektów badań współczesnej nauki.