Как гравитация формирует серебристые облака

Мы уже не раз любовались феноменом серебристых облаков, но каждый раз они открывают нам что-то новое. Сегодня, когда эти удивительные небесные гости вновь появились в Московском регионе, мы хотим рассказать, как они связаны с внутренними гравитационными волнами в атмосфере. Cеребристые облака представляют собой тонкие слои ледяных кристаллов, формирующихся в сверххолодной мезосфере на ядрах из метеорной пыли при наличии достаточного количества водяного пара. Внутренние гравитационные волны (ВГВ) играют ключевую роль в формировании и морфологии серебристых облаков. 

ВГВ — это волны, которые распространяются в атмосфере под действием силы тяжести и плавучести. Они могут генерироваться различными процессами в нижних слоях атмосферы, такими как грозы, фронтальные системы, обтекание ветром гор (орографические волны) и струйные течения. Эти волны могут распространяться вертикально вверх, достигая мезосферы. По мере распространения в разреженной атмосфере их амплитуда значительно увеличивается. Усиленные ВГВ вызывают значительные локальные колебания плотности и температуры в мезосфере. В "холодной фазе" волны температура может временно опускаться до еще более низких значений, чем обычная мезосферная температура. Эти экстремально низкие температуры создают идеальные условия для конденсации водяного пара и образования ледяных кристаллов, способствуя формированию серебристых облаков. Ярко выраженная волновая структура, наблюдаемая в серебристых облаках (полосы, гребни, завихрения), является прямым следствием прохождения через них ВГВ. Облака действуют как "трассер", визуализируя эти волновые возмущения. Изучая структуру серебристых облаков, ученые могут получать информацию о характеристиках ВГВ в верхних слоях атмосферы. ВГВ также могут способствовать вертикальному транспорту водяного пара из нижних слоев атмосферы в мезосферу, тем самым обеспечивая необходимое "топливо" для образования облаков.  Таким образом, внутренние гравитационные волны не только способствуют созданию необходимых температурных условий для образования серебристых облаков, но и формируют их уникальную волновую структуру, делая их видимым индикатором динамических процессов в верхних слоях атмосферы.

Так почему же мы видим серебристые облака летом, и причем только летом? Ответ прост: они появляются, когда мезосфера остывает до невероятных -120 °C и ниже. Такие 'морозы' бывают в мезосфере высоких широт и иногда на 50°-60° широтах почти всё лето. Отсюда и сезон наблюдения в Москве и Московской области: с мая по август. 

Фотографии: сотрудники ИФА РАН – серебристые облака в районе Москвы 17-18 июня и 3 июля 2025 г.