Dodatek QWzory · niePoziom · głębiejEXT OF · R.18, R.2
Dodatek Q / Głębiej

Chmury srebrzyste i perłowe: mieszkanki górnej atmosfery

Osiemdziesiąt kilometrów, pył meteorowy i lód — najwyższe chmury świata, widoczne z Polski w czerwcu.

Obłoki srebrzyste · 80 kilometrów

Najzimniejsze miejsce planety

Mezopauza, na wysokości około 85 km, jest — wbrew intuicji — najzimniejszym miejscem Ziemi. Latem, nie zimą, temperatura spada tam poniżej −130°C. Powód jest niebanalny: letnie ogrzewanie dolnej atmosfery napędza cyrkulację, która wypycha powietrze mezosfery w górę, a wznoszące się powietrze rozpręża się i stygnie — dokładnie mechanizmem z Rozdziału 10, tylko w skali całej półkuli.

Pary wodnej jest tam absurdalnie mało — miliardowe części. Ale w takim mrozie nawet to wystarcza, żeby osiąść lodem na dostępnych jądrach. Jądrami jest głównie pył meteorowy: mikroskopijne pozostałości po spalonych meteorach, których w mezosferze osiada kilkadziesiąt ton dziennie.

Warunki obserwacji z Polski
Sezon: połowa maja – początek sierpnia, szczyt w czerwcu i lipcu
Pora: 1–2 godziny po zachodzie albo przed wschodem
Gdzie patrzeć: nisko nad północnym horyzontem, 5–15° nad linią
Warunek geometryczny: Słońce 6–16° pod horyzontem
Ten przedział kątów nie jest przypadkowy: przy mniej niż 6° niebo jest jeszcze za jasne, przy więcej niż 16° chmury na 80 km wchodzą już w cień Ziemi i gasną. To dokładnie ta sama geometria, co przy Pasie Wenus z Rozdziału 7 — tylko dla znacznie większej wysokości.

Wyglądają jak delikatne, srebrzystoniebieskie włókna albo fale, przypominające Cirrus — ale świecą na tle ciemnego już nieba, co jest doświadczeniem zupełnie odmiennym od oglądania zwykłych chmur. Ich srebrzystoniebieski odcień ma dwa źródła: kryształki są bardzo drobne, rzędu kilkudziesięciu nanometrów, więc jak cząsteczki powietrza chętniej rozpraszają krótkie fale; a światło, które je oświetla, przeszło wcześniej styczną, bardzo długą drogą przez warstwę ozonową, gdzie słabe pasmo Chappuis zjadło mu część żółci i pomarańczu (Rozdział 3, Dodatek F). Ich struktura falowa odzwierciedla fale grawitacyjne wędrujące w górę z troposfery.

Warto wiedzieć, że pierwsze udokumentowane obserwacje pochodzą z 1885 roku, dwa lata po erupcji Krakatau — i przez długi czas podejrzewano związek. Dziś uważa się raczej, że po prostu wtedy zaczęto na niebo patrzeć uważniej. Ich częstość jednak rośnie, co wiąże się ze wzrostem zawartości metanu w atmosferze; metan utleniając się wysoko, daje parę wodną.

Obłoki perłowe · 20–30 kilometrów

Piękne i szkodliwe

Obłoki perłowe, formalnie polarne chmury stratosferyczne, tworzą się w dolnej stratosferze i wymagają temperatury poniżej około −78°C — wtedy zaczynają się tworzyć kryształki z mieszaniny wody i kwasu azotowego; najjaskrawsze, z czystego lodu, potrzebują jeszcze kilku stopni mrozu więcej, poniżej około −85°C. Takie warunki występują regularnie zimą nad obszarami polarnymi, sporadycznie nad Skandynawią, a nad Polską bardzo rzadko.

Świecą intensywnymi, opalizującymi barwami — perłowymi różami, zieleniami i błękitami. Mechanizm to dyfrakcja z Rozdziału 21, wyjątkowo czysta, bo kryształki są bardzo drobne i bardzo jednorodne.

Mają jednak drugą stronę. Na powierzchni tych kryształów zachodzą reakcje chemiczne uwalniające aktywny chlor ze związków, w których był dotąd zamknięty. Uwolniony chlor niszczy ozon — cząsteczkę, której elektrony pochłaniają ultrafiolet krótszy niż około 310 nm, zanim dotrze do ziemi (Rozdział 3) — i to jest bezpośrednia przyczyna, dla której dziura ozonowa pojawia się nad Antarktydą wiosną, a nie równomiernie przez cały rok. Potrzeba do niej dwóch rzeczy naraz: zimowego mrozu, który tworzy chmury, i wiosennego słońca, które uruchamia reakcję.

To rzadki przypadek zjawiska jednocześnie bardzo pięknego i bardzo szkodliwego — i dobra ilustracja tego, że w atmosferze estetyka i chemia nie chodzą osobno.

Skala · gdzie to jest względem reszty

Trzy wysokości

Porównanie
Zwykłe chmury: 0–13 km — cała Część IV tej książki
Obłoki perłowe: 20–30 km — dwa razy wyżej niż samoloty
Obłoki srebrzyste: 76–85 km — sześć razy wyżej niż tropopauza
Linia Kármána: 100 km — umowna granica kosmosu
Obłoki srebrzyste są więc bliżej granicy kosmosu niż tropopauzy. Formalnie to chmury; praktycznie mieszkają w zupełnie innym świecie niż wszystko inne w tej książce.