НЕКОТОРЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С ПОПАДАНИЕМ В АТМОСФЕРУ ЗЕМЛИ КОСМИЧЕСКОЙ ПЫЛИ
К числу геофизических эффектов, связанных с попаданием в атмосферу Земли мелкодисперсного космического вещества, относится прежде всего, метеорная активность. Этот вопрос, однако, весьма широк и, кроме того, хорошо освещен в ряде монографических сводок и специальных статей / 3,69/, поэтому мы считаем возможным на нем специально не останавливаться.
Ниже мы рассмотрим некоторые оптические явления в земной атмосфере, стоящие в прямой или косвенной связи с проникновением в атмосферу космического пылевого вещества.
СЕРЕБРИСТЫЕ ОБЛАКА
Одним из геофизических эффектов, связанных, по-видимому, с попаданием в атмосферу Земли космической пыли, являются серебристые облака, описанные Церасским и Иессе в 1885 г. Как известно, в отличие от других видов облаков, являющихся, как правило, тропосферными образованиями, серебристые облака появляются на высоте 88-90 км. Их удается наблюдать лишь в определенных районах земного шара: в северном полушарии они появляются в зоне 45-55° с.ш., сведения о серебристых облаках в южном полушарии отрывочны /3,12,21/. Широтный эффект по мнению ряда исследователей не может быть приписан лишь условиям видимости облаков за счет освещения их лучами Солнца при определенном положении последнего за линией горизонта. Сезонный максимум серебристых облаков в средних широтах приходится на конец июня - начало июля месяца, сообщения об их появлении в зимние месяцы единичны и мало достоверны /17,20,21 ,51/.
В период МГТ и МГСС произведены многочисленные исследования морфологии серебристых облаков, их оптических свойств, метеорологических условий появления и т.д. /14,18,22/. В целом, однако, вопрос о механизме их образования остается пока неясным, хотя роль космического вещества в этом процессе вряд ли может быть поставлена целиком под сомнение.
Для объяснения природы серебристых облаков были предложены следующие гипотезы:
а) метеорная,
б) вулканическая,
в) конденсационная,
г) метеорно - конденсационная.
Сторонники первых двух гипотез рассматривают серебристые облака как скопления мелкодисперсной пыли / метеорной или вулканической/. С точки зрения конденсационной теории, развиваемой И.А.Хвостиковым /74,75/, серебристые облака представляют полную аналогию тропосферным облакам, и появление их целиком зависит от температурного режима и условий влажности в слое атмосферы на высоте 88-90 км. Результаты прямого ракетного зондирования, произведенные в 1963-64 гг, заставляют полагать, что многолетний спор решится в пользу метеорно - конденсационной гипотезы В.А.Бронштэна /9,8/, согласно которой появление серебристых облаков есть результат совпадения во времени ряда условий, в которых ведущую роль играют, во-первых, наличие определенного температурного режима, во-вторых, необходимой степени упругости водяного пара, попадающего в верхние слои стратосферы из нижележащих слоев / или, может быть, по старой гипотезе Вегарда ,образующегося при участии солнечных корпускулярных потоков/, в-третьих, присутствие достаточного количества метеорном пыли, обеспечивающей необходимое число центров конденсации. Есть веские основания полагать, что в ближайшие годы метеорно - конденсационная теория станет общепризнанной. Ее крупным преимуществом является то обстоятельство, что она по существу включает в себя предыдущие три гипотезы/ в том числе и вулканогенную, т.к. очевидно, что при определенных условиях центрами конденсации может служить и вулканическая пыль, попадание которой в верхние слои атмосферы с восходящими токами воздуха нельзя считать исключенной/.
Зондирование серебристых облаков ракетами, оборудованными специальными ловушками, показало, что в них действительно присутствуют космические частицы, относящиеся, главным образом, к пушистым. Содержание этих частиц в единице объема облака ничтожно мало, однако, оно оказывается достаточным для того, чтобы обеспечить необходимое количество центров конденсации.
Следует заметить, что одного лишь присутствия космической пыли в верхних слоях атмосферы еще совершенно недостаточно для объяснения сезонности появления облаков, широтного эффекта и т.д. Очевидно, что для их образования необходим комплекс геофизических условий, в полной мере еще не расшифрованный. В этом направлении сделан ряд интересных находок и высказаны любопытные предположения. По мнению Гоффмейстера, в генезе серебристых облаков играет большую роль концентрация пылевого космического вещества по широте, долготе и вертикали под влиянием сложной системы ветров в верхних слоях атмосферы. Н.И.Гришиным /22/ описан комплекс метеорологических условий, наличие которого, по его мнению, благоприятствует образованию серебристых облаков. Основными чертами этого комплекса являются повышение давления и повышение температуры в приземном слое воздуха в дни, предшествующие возникновению облаков. Есть основания полагать, что динамика серебристых облаков связана так или иначе с состоянием ионосферы и солнечной активностью /12,57/.
За последние шестьдесят лет имели место, по крайней мере, два эпизода, которые с большой очевидностью показали зависимость образования серебристых облаков от проникновения в атмосферу Земли космического вещества. Первый из них - это появление огромных по площади полей серебристых облаков в дни, примыкающие к дате падения Тунгусского метеорита. По нашей оценке, площадь видимого поля серебристых облаков превышала 10 млн км2 . Это был наиболее яркий случай развития серебристых облаков с момента их описания. Независимо от точки зрения на природу Тунгусского метеорита, вряд ли можно сомневаться в том, что пролет и падение последнего сопровождались проникновением в атмосферу Земли значительных масс космического вещества. Пылевые частицы, сконцентрировавшись в слое 80-82 км, и способствовали, по-видимому, конденсации водяных паров.
Попутно заметим, что аномальное развитие серебристых облаков в конце июня - начале июля 1908г. Удовлетворительно объясняется с позиций гипотезы В.И.Вернадского о Тунгусском метеорите как об облаке космической пыли. Гипотеза А.В.Золотова о ядерной природе Тунгусского взрыва пока даже не ставит вопроса об объяснении комплекса геофизических явлений, сопровождавших Тунгусскую катастрофу. Кометная концепция в варианте академика В.Г.Фесенкова принципиально не в состоянии объяснить эту сторону явления, ибо согласно этой точке зрения, частицы кометного хвоста, вызвавшие аномальные оптические явления, были задержаны на высоте 400-600 км /64-68/.
Второй эпизод, который необходимо упомянуть в этой связи - это лето 1916г., богатое аномальными атмосферными оптическими явлениями./12/. По некоторым данным, в этот период времени Земля прошла через облако космической пыли.
СВЕТЛЫЕ ПОЛОСЫ ГОФФМЕЙСТЕРА
В литературе по свечению ночного неба многократно описывались флюктуация его яркости, достигавшие подчас большой амплитуда. В некоторых случаях они охватывали всю видимую область неба, в других - ту или иную ограниченную часть.
Одной из категорий локальных флюктуации яркости ночного неба являются т.н. светлые " полосы ночного неба", описанные Гоффмейстером /117-119/. Как показывает уже само название, светлые полосы - это участки ночного неба, светящиеся значительно сильнее, чем окружающая область, и дрейфующие с более или менее значительной скоростью. Светлые полосы не связаны непосредственно с метеорными потоками, однако статистика, охватывающая десятилетний период, показывает, что на протяжении года наблюдаются два максимума интенсивности светлых полос на ночном небе и свечения ночного неба - в первой половине августа и около 20 декабря. Их появление не сопровождается изменениями в магнитном поле Земли. Длительность их существования и морфология в достаточной мере разнообразны. Имея, по-видимому, тесную связь с механизмом свечения ночного неба как таковым, "светлые полосы" Гоффмейстера достаточно четко отличны от полярных сияний. Некоторые периоды отличались особенным изобилием "светлых полос", в частности, это относится к уже упомянутому выше лету 1916 г.
"Светлые полосы" не принадлежат к числу часто и легко наблюдаемых явлений, этим, вероятно, объясняется сравнительно скудное число сообщений об этом любопытном геофизическом эффекте. Механизм его не вполне ясен. Очевидно, однако, что он имеет тесную связь со свечением ночного неба вообще.
Гоффмейстер обосновал точку зрения, согласно которой, "светлые полосы" вызываются облаками и струями космической пыли, двигающимися по кометным орбитам и вторгающимся время от времени в атмосферу Земли. Размеры этих частиц, по-видимому, достаточно малы для того, чтобы они могли затормозиться в атмосфере, не сгорая, / в этом смысле они близки или, может быть, даже идентичны микрометеоритам Уиппла/. В то же время процесс торможения вызывает ионизацию пыли, следствием чего и является свечение. Работа по исследованию "светлых полос" представляет, очевидно, большой интерес для разработки проблемы механизма свечения ночного неба.