Noční svítící oblaka

Možná si řeknete, co je to za nesmysl, aby oblaka svítila, a to ještě k tomu v noci. Taková oblaka však skutečně existují, ačkoliv nemají prakticky nic společného s běžnou oblačností, kterou pozorujeme za dne a například z ní prší.

Obr. 1: Vertikální rozvrstvení zemské atmosféry. [1]

Obr. 2: Geometrické uspořádání, při kterém jsou noční svítící oblaka pozorovatelná. [3]

Obr. 3: Oblak spalin po startu mezikontinentální balistické rakety Minuteman II. [9]

Obr. 4: Noční svítící oblaka. [10]

Tento zvláštní druh oblaků se vyskytuje v horní mezosféře (mezopauze) ve výšce kolem 85 km (obr. 1) a jedná se tak o nejvyšší oblačnost v zemské atmosféře. Jak se ukázalo, tato oblaka se nevyskytují jen v místech, odkud jsou pozorována, ale v létě se tvoří nad celou polární oblastí a užívá se pro ně obecný název polární mezosférická oblaka (polar mesospheric clouds – PMC) a noční svítící oblaka jsou jejich viditelnou částí [1, 2].

Jejich pozorování však není úplně jednoduché. Za prvé jsou pozorovatelné jen ze zeměpisných šířek mezi 50°- 70° (důvodem je právě jejich výskyt v polárních oblastech), za druhé je lze vidět jen za pozdního soumraku, kdy je Slunce již pod obzorem (přesněji řečeno, když je pod obzorem alespoň 6° a nejvíce 16°) a noční svítící oblaka jsou jím nasvícena, zatímco okolní obloha je už poměrně tmavá (obr. 2). Za třetí, nejvhodnější doba pro jejich nalezení je od června do srpna, nejlépe v období kolem letního slunovratu – proč tomu tak je si vysvětlíme dále.

Poprvé byla noční svítící oblaka (noctilucent clouds – NLC) pozorována v roce 1885 po výbuchu sopky Krakatoa, proto také první domněnky směřovaly k tomu, že NLC jsou tvořena vulkanickým prachem, později se také předpokládalo, že by mohla obsahovat i meteoritické částice. Jak však zjistila družice UARS (Upper Atmosphere Research Satellite) [4], kterou vypustila NASA v roce 1991 pro výzkum vysoké atmosféry, NLC se skládají především z tenkých krystalků vodního ledu o velikosti částic vyskytujících se v tabákovém kouři. Někteří vědci se domnívají, že na jejich vzniku se podílí také odpadní látky z motorů raketoplánů. V této souvislosti je nutno připomenout, že NLC bývají zaměňována za oblaka trosek např. po vstupu družic do atmosféry, případně mohou být za NLC považovány spaliny z raketových motorů (obr. 3) [2].

Vznik ledových krystalků v mezosféře však není dosud zcela objasněn. Vzduch je v ní nejen velmi studený (-125°C), ale také extrémně suchý, až milionkrát sušší než na Sahaře. Navíc kromě molekul vody je ke vzniku ledových krystalů v oblacích třeba ještě pevných částeček (tzv. kondenzačních jader). To vysvětluje objev NLC právě po výbuchu Krakatoi, kdy se sopečné částice mohly dostat až do potřebné výšky; jiným zdrojem pevných částeček mohou být i drobné meteoroidy. Zdroj druhé nezbytné komponenty pro vznik krystalů tj. vodních par je jasnější. Výstupné proudy vzduchu, které se vyskytují v letním období, dopravují vodu z nižších a vlhčích vrstev atmosféry, zároveň je v období kolem slunovratu mezosféra nejchladnější, což vysvětluje, proč nejlepší období pro pozorování NLC je od června do srpna. Zde pro zajímavost dodejme, že v září 2006 vědci z týmu meziplanetární sondy Mars Express objevili na Marsu ve výšce 100 km nad povrchem mračna tvořená oxidem uhličitým podobná NLC [2].

Jedním z možných důvodů pro současný hojný výskyt NLC je globální oteplování. Pro tvorbu krystalů v tak suchém prostředí jako je mezosféra je totiž potřeba velmi nízkých teplot, a tak zatímco skleníkové plyny způsobují ohřívání zemského povrchu, zároveň paradoxně způsobují ochlazování vysokých vrstev atmosféry a přispívají tak k tvorbě nočních svítících oblaků. Jiné výzkumy však např. ukazují korelaci mezi výskytemNLC a sluneční aktivitou – větší množství nočních svítících oblaků lze prý sledovat v letech s nižší aktivitou, díky čemuž jsou teploty v polární oblasti mezosféry nižší [3].

Gary Thomas, profesor na University of Colorado, který se dlouhodobě zabývá výzkumem NLC k tomu dodává, že první NLC se začaly vyskytovat až v období průmyslové revoluce, kdy se zvyšovaly emise oxidu uhličitého. Jsou tedy NLCjakýmsi indikátorem změny klimatu? Nebo signalizují výskyt meteoroidů ve vysoké atmosféře? Nebo obojí? Profesor Thomas k tomu říká, že příliš mnoho znalostí okolo NLC je spekulativních na zodpovězení těchto otázek [3].

Jakým způsobem lze noční svítící oblaka zkoumat? Nejjednodušším způsobem je jejich pozorování ze země, další možností jsou průzkumné rakety, protože meteorologické balóny se do takovýchto výšek dostat nemohou, a poslední možností je studium z družic. O jedné z nich, UARS, již byla řeč. První observatoří, která NLC pozorovala, byla však již v roce 1972 družice OGO-2 [5]. Mnohem později, v roce 2001, byla noční svítící oblaka pozorována švédskou družicí Odin [6], v současné době se jejich výzkumem zabývá americký satelit AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) [7a, 7b], který odstartoval v lednu letošního roku [2].

Na úplný konec uveďme pro případné zájemce krátký „návod“ jak je pozorovat a čeho se vyvarovat a podívejme se i na klasifikaci NLC. Pokud je čistá obloha bez mraků, je nejvhodnější doba pro pozorování NLC po soumraku, krátce před a po místní půlnoci. NLC je možno najít těsně nad severovýchodním nebo severozápadním obzorem ne výše než 15-20°. Vypadají jako stříbřité závoje s modrým nádechem (obr. 4), někdy jsou v nich pozorovatelné jemné struktury. Jak již bylo uvedeno výše, je potřeba si dát pozor na záměny s jinými atmosférickými úkazy – oblaka trosek družic, spaliny z raketových motorů apod. Podle vzhledu se dají rozdělit na typ I (závoje bez struktury), typ II (pruhy), nejčastější typ III (vlny) a typ IV (víry) [1]. Pro zájemce uvádím další zdroje informací [8a, 8b].