Жер атмосферасының жоғары қабаттарындағы түнгі жарқыраған бұлттар

Кіріспе

Жердің жоғарғы атмосферасындағы бұлтқа ұқсас құбылыстар

Ноктилюцентті бұлттар, немесе түнгі жарқырағыш бұлттар – Жердің жоғарғы атмосферасындағы бұлтқа ұқсас құбылыстар. Ғарыштан қаралғанда олар полярлық мезосфералық бұлттар (ПМБ) деп аталады, жазғы полярлық мезопауза маңында су мұз кристалдарының тараң шашыраңқы қабаты ретінде анықталады. Олар мұз кристалдарынан тұрады және жер бетінен тек астрономиялық қараңғылық кезінде ғана көрінеді. Ноктилюцентті латын тілінде "түнде жарқыраған" деп аударуға болады. Олар көбінесе ±50° және ±70° ендік аралығындағы жаз айларында байқалады. Күндіз көруге тым әлсіз болғандықтан, оларды бақылаушы және атмосфераның төменгі қабаттары Жердің көлеңкесінде болғанда ғана көруге болады, бірақ осы өте биік бұлттар әлі күнге дейін күн сәулесінде болады. Жақындағы зерттеулер атмосфераға метан шығарылымдарының артуы мезосфераға жеткен кезде метан молекулалары химиялық реакциялар арқылы қосымша су буын тудыратынын, осылайша ноктилюцентті бұлттарды құратынын немесе күшейтетінін көрсетеді. Олар Жер атмосферасындағы ең биік бұлттар, мезосферада шамамен .

Жалпы

1885 жылға дейін олардың байқалғанына қатысты нақты жазбалар жоқ, алайда оларды бірнеше онжылдық бұрын Армағ қаласында Томас Ромни Робинсон байқаған болуы мүмкін. Қазір Робинсонның маусымға сай емес жазбаларына күмән туып отыр, себебі 2013 жылдың ақпан айында Челябинск суперболидінің атмосфераға кіргенінен кейін, жоғары солтүстік ендіктеріндегі бірнеше нүктеде NLC-ге ұқсас құбылыстар байқалды (NLC маусымынан тыс), бірақ бұл күн батқаннан кейін көрінетін стратосфералық шаңның шағылысуы еді.

Құрылу

Түнгі жарқыраған бұлттар диаметрі 100 нм-ге дейінгі ұсақ су мұз кристалдарынан тұрады және Жер атмосферасындағы басқа бұлттардың барлығынан шамамен жоғарырақ орналасады. Жердің төменгі атмосферасындағы бұлттар су тамшылары бөлшектерде жиналғанда пайда болады, ал мезосфералық бұлттар шаң бөлшектерінде қалыптасумен қатар, тікелей су буынан да пайда болуы мүмкін. Аэрономиялық мұзды зерттеу спутнигінің деректері түнгі жарқыраған бұлттарға су буы, шаң және өте төмен температура қажет екенін көрсетеді. Жоғарғы атмосферадағы шаң мен су буының қайдан келетіні әлі нақты белгісіз. Шаңның микрометеорлардан келгені болжанып тұр, бірақ жанартаулардан шыққан және тропосферадан келген шаң бөлшектері де болуы мүмкін. Су буы тропопаузадағы жарықтар арқылы көтерілуі мүмкін, сондай-ақ стратосферадағы гидроксил радикалдарымен метанның реакциясынан да пайда болуы мүмкін. 1981-2011 жылдар аралығында қолданылған ғарыш шаттлдарының қозғалтқыштарынан шыққан түтін, қатты отынды бустері шамамен биіктікте бөлінгеннен кейін, негізінен су буынан тұратын, ұсақ, жеке бұлттарды жасады. 2014 жылдың тамызында SpaceX Falcon 9 ұшырылғаннан кейін Флорида штатының Орландо қаласының үстінде түнгі жарқыраған бұлттар пайда болды. Бұл түтін Арктика аймағына бір тәуліктен аз уақытта жеткізілуі мүмкін, бірақ осы өте жоғары жылдамдықпен қалай тасымалданатыны белгісіз. Су солтүстікке қарай жылжығанда, ол термосферадан атмосфераның төменгі жағын алып жатқан суық мезосфераға түседі. Бұл механизм жеке түнгі жарқыраған бұлттардың пайда болуына себеп болғанымен, жалпы құбылысқа үлкен үлес қосады деп есептелмейді. және өте сиректе болғандықтан, мұз кристалдары тек 120 °C (184 °F) төмен температурада ғана пайда болады. Оңтүстік жарты шардағы бұлттар солтүстік жарты шардан жоғарырақ орналасады. Түнгі жарқыраған бұлттар 50 МГц-тан 1,3 ГГц-қа дейінгі жиілік диапазонында жоғары радарлық шағылыстыру қабілетін көрсетеді. Бұл құбылыс толыққанды түсіндірілмеген, бірақ мүмкін түсіндірмесі – мұз кристалдары натрий мен темірден тұратын жұқа металл қабатымен қапталады, бұл бұлтты радар сәулесіне көбірек сезімтал етеді. Натрий мен темір атомдары кіретін микрометеорлардан бөлініп, түнгі жарқыраған бұлттардың биіктігінен жоғары жатқан қабатқа орналасады, ал өлшемдер бұлттар пайда болғанда бұл элементтердің мөлшері азаятынын көрсетті. Басқа эксперименттер түнгі жарқыраған бұлттың өте төмен температурасында натрий буының мұз бетіне жылдам жиналуы мүмкін екенін көрсетті.

Noctilucent clouds are composed of tiny crystals of water ice up to 100 nm in diameter and exist at a height of about , higher than any other clouds in Earth's atmosphere. Clouds in the Earth's lower atmosphere form when water collects on particles, but mesospheric clouds may form directly from water vapour in addition to forming on dust particles. Data from the Aeronomy of Ice in the Mesosphere satellite suggests that noctilucent clouds require water vapour, dust, and very cold temperatures to form. The sources of both the dust and the water vapour in the upper atmosphere are not known with certainty. The dust is believed to come from micrometeors, although particulates from volcanoes and dust from the troposphere are also possibilities. The moisture could be lifted through gaps in the tropopause, as well as forming from the reaction of methane with hydroxyl radicals in the stratosphere. The exhaust from Space Shuttles, in use between 1981 and 2011, which was almost entirely water vapour after the detachment of the Solid Rocket Booster at a height of about , was found to generate minuscule individual clouds. About half of the vapour was released into the thermosphere, usually at altitudes of In August 2014, a SpaceX Falcon 9 also caused noctilucent clouds over Orlando, Florida after a launch. The exhaust can be transported to the Arctic region in little over a day, although the exact mechanism of this very high speed transfer is unknown. As the water migrates northward, it falls from the thermosphere into the colder mesosphere, which occupies the region of the atmosphere just below. Although this mechanism is the cause of individual noctilucent clouds, it is not thought to be a major contributor to the phenomenon as a whole. and is extremely thin, the ice crystals can form only at temperatures below about 120 °C ( 184 °F). Clouds in the southern hemisphere are about higher than those in the northern hemisphere. Noctilucent clouds are known to exhibit high radar reflectivity, in a frequency range of 50 MHz to 1.3 GHz. This behaviour is not well understood but a possible explanation is that the ice grains become coated with a thin metal film composed of sodium and iron, which makes the cloud far more reflective to radar, Sodium and iron atoms are stripped from incoming micrometeors and settle into a layer just above the altitude of noctilucent clouds, and measurements have shown that these elements are severely depleted when the clouds are present. Other experiments have demonstrated that, at the extremely cold temperatures of a noctilucent cloud, sodium vapour can rapidly be deposited onto an ice surface.

Ашылу және зерттеу

Түнгі жарық беретін бұлттар алғаш рет 1885 жылы, 1883 жылы Кракатау жанартауының атқылауынан екі жыл өткен соң байқалған. Олардың пайда болуы жанартаудың атқылауымен байланысты ма, әлде атмосферадағы жанартау күлінің әсерінен пайда болған әдемі күн батуларын бақылаған адамдардың көбейгеніне байланысты табылды ма, әлі белгісіз. Зерттеулер түнгі жарық беретін бұлттардың пайда болуына жанартаулық белсенділік ғана себеп емес екенін көрсетті, бірақ шаң мен су буы жанартау атқылаулары арқылы жоғарғы атмосфераға түсіп, олардың қалыптасуына әсер етуі мүмкін. Бұлттарды жүйелі түрде фотосуретке түсіруді 1887 жылы Джесси, Фёрстер және Стольце ұйымдастырды, ал одан кейін Берлин обсерваториясында үздіксіз бақылаулар жүргізілді. Осы зерттеулер барысында бұлттардың биіктігі алғаш рет триангуляция әдісімен анықталды. Бұл жоба 1896 жылы тоқтатылды. Отто Джессидің 1901 жылы қайтыс болғаннан кейінгі онжылдықтарда түнгі жарық беретін бұлттардың табиғаты туралы көп жаңа мәліметтер болған жоқ. Кейіннен Вегенердің олардың су мұзынан тұрады деген болжамы дұрыс екені дәлелденді. Зерттеулер жердегі бақылаулармен шектелді және ғалымдар 1960 жылдарға дейін мезосфера туралы көп білмеді, содан кейін тікелей ракеталық өлшеулер басталды. Бұл зерттеулер бұлттардың пайда болуы мезосферадағы өте төмен температурамен сәйкес келетінін алғаш рет көрсетті. Түнгі жарық беретін бұлттарды ғарыштан алғаш рет 1972 жылы OGO 6 спутнигіндегі құрал анықтады. OGO 6 бақылауларындағы полярлық аймақтардағы жарық шашырату қабаты осы бұлттардың полярлыққа қарай созылуы екені анықталды. Кейінірек, Күн мезосферасын зерттеуші спутнигі 1981-1986 жылдар аралығында ультракүлгін спектрометрін пайдаланып бұлттардың таралуын картаға түсірді. Су мұзының түнгі жарық беретін бұлттардың негізгі құрамдас бөлігі екеніне алғашқы физикалық растау 2001 жылы Жоғарғы атмосфераны зерттеу спутнигіндегі HALOE құралы арқылы алынды. 2001 жылы шведтік Odin спутнигі бұлттарда спектрлік талдау жүргізіп, олардың таралуындағы үлкен үлгілерді көрсеткен күнделікті әлемдік карталарды жасады. AIM (Mesosphere Ice Aeronomy) спутнигі 2007 жылдың 25 сәуірінде ұшырылды. Бұл түнгі жарық беретін бұлттарды зерттеуге арналған алғашқы спутник болды және алғашқы байқауларын бір айдан кейін (25 мамыр) жасады. Спутник түсірген суреттерде бұлттардың пішіндері тропосфералық бұлттардың пішіндеріне ұқсас, олардың динамикасының ұқсас екенін көрсетеді. 2009 жылдың маусым айында Geophysical Research Letters журналында жарияланған зерттеулер 1908 жылғы Тунгуска оқиғасынан кейін байқалған түнгі жарық беретін бұлттардың соққыға кометаның себеп болғандығын көрсетеді. АҚШ Әскери-теңіз зерттеу зертханасы (NRL) және АҚШ Қорғаныс министрлігінің ғарыш сынақ бағдарламасы (STP) 2009 жылдың 19 қыркүйегінде НАСА-ның Уоллопс ұшу орталығынан ұшырылған Black Brant XII суборбитальдық зымыранынан шыққан түтін бөлшектерін пайдаланып, жасанды түнгі жарық бұлт жасау үшін зарядталған аэрозольді шығару экспериментін (CARE) жүргізді. Бұлтты бірнеше апта немесе ай бойы жердегі құралдар және NRL/STP STPSat 1 ғарыш кемесіндегі MEsospheric Radicals (SHIMMER) құралы бақылауға тиіс болды. Зымыранның түтін іздері АҚШ-тағы жаңалықтар агенттіктеріне Нью-Джерсиден Массачусетске дейін хабарланды. 2018 жылы жүргізілген тәжірибе Алясканың үстінде түнгі жарық беретін бұлттарды қысқа мерзімге жасады, бұл құбылыстың компьютерлік симуляцияларын тексеруге бағытталған жердегі өлшеулер мен тәжірибелерге мүмкіндік берді. 2018 жылдың 26 қаңтарында Аляска университетінің профессоры Ричард Коллинз НАСА-ның суборбитальдық зымыранын ұшырды. Ол жер бетінен 85 шақырым биіктікте суға толы контейнерлерді тасымалдады. Табиғи бұлттар тек жаз айларында пайда болатындықтан, бұл тәжірибе қыс ортасында жүргізілді, нәтижелері табиғи құбылыспен араласпайтынына көз жеткізу үшін.

Noctilucent clouds are first known to have been observed in 1885, two years after the 1883 eruption of Krakatoa. It remains unclear whether their appearance had anything to do with the volcanic eruption or whether their discovery was due to more people observing the spectacular sunsets caused by the volcanic debris in the atmosphere. Studies have shown that noctilucent clouds are not caused solely by volcanic activity, although dust and water vapour could be injected into the upper atmosphere by eruptions and contribute to their formation. Systematic photographic observations of the clouds were organized in 1887 by Jesse, Foerster, and Stolze and, after that year, continuous observations were carried out at the Berlin Observatory. During this research, the height of the clouds was first determined, via triangulation. That project was discontinued in 1896. In the decades after Otto Jesse's death in 1901, there were few new insights into the nature of noctilucent clouds. Wegener's conjecture, that they were composed of water ice, was later shown to be correct. Study was limited to ground based observations and scientists had very little knowledge of the mesosphere until the 1960s, when direct rocket measurements began. These showed for the first time that the clouds' occurrence coincided with very low temperatures in the mesosphere. Noctilucent clouds were first detected from space by an instrument on the OGO 6 satellite in 1972. The OGO 6 observations of a bright scattering layer over the polar caps were identified as poleward extensions of these clouds. A later satellite, the Solar Mesosphere Explorer, mapped the distribution of the clouds between 1981 and 1986 with its ultraviolet spectrometer. The first physical confirmation that water ice is indeed the primary component of noctilucent clouds came from the HALOE instrument on the Upper Atmosphere Research Satellite in 2001. In 2001, the Swedish Odin satellite performed spectral analyses on the clouds, and produced daily global maps that revealed large patterns in their distribution. The AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) satellite was launched on 25 April 2007. It was the first satellite dedicated to studying noctilucent clouds, and made its first observations a month later (25 May). Images taken by the satellite show shapes in the clouds that are similar to shapes in tropospheric clouds, hinting at similarities in their dynamics. Research published in the journal Geophysical Research Letters in June 2009 suggests that noctilucent clouds observed following the Tunguska Event of 1908 are evidence that the impact was caused by a comet. The United States Naval Research Laboratory (NRL) and the United States Department of Defense Space Test Program (STP) conducted the Charged Aerosol Release Experiment (CARE) on September 19, 2009, using exhaust particles from a Black Brant XII suborbital sounding rocket launched from NASA's Wallops Flight Facility to create an artificial noctilucent cloud. The cloud was to be observed over a period of weeks or months by ground instruments and the Spatial Heterodyne IMager for MEsospheric Radicals (SHIMMER) instrument on the NRL/STP STPSat 1 spacecraft. The rocket's exhaust plume was observed and reported to news organizations in the United States from New Jersey to Massachusetts. A 2018 experiment briefly created noctilucent clouds over Alaska, allowing ground based measurements and experiments aimed at verifying computer simulations of the phenomenon. A suborbital NASA rocket was launched on 26 January 2018 by University of Alaska professor Richard Collins. It carried water filled canisters, which were released at about 53 mile (85 km) above the Earth. Since the naturally occurring clouds only appear in summer, this experiment was conducted in mid winter to assure that its results would not be mixed with a natural event.

Спутниктерден алынған сипаттама

Жерден байқалатын бұл құбылыс түнгі жарқырағыш бұлттар деп аталады. Спутниктерден ПМБ-лар көбінесе 70–75° ендікте байқалады және 60–80 күндік маусымға ие, оның шыңы жазғы күн тоғысынан шамамен 20 күн кейін болады. Бұл екі жарты шарға да қатысты. Күн сайын және жыл сайын шашырауда үлкен өзгерістер байқалады, бірақ үлкен уақыт және кеңістік масштабтарында орташа есептегенде негізгі симметрия мен үлгі анықталады. Полярлық мезосфералық бұлттардың ұзақ мерзімді мінез-құлқы Күннің активтілігімен кері пропорционалды екені анықталды. ПМБ-ның физикалық құрылымы мен сыртқы түріне қарай төрт негізгі түрі бар. I типті жамылғылар өте жұқа және анық құрылымы жоқ, олар циростратусқа немесе нашар анықталған циррлерге ұқсас. II типті жолақтар – бір-біріне параллель орналасқан топтарда жиі кездесетін ұзын жолақтар. Олар цирокмулус бұлттарында көрінетін жолақтардан немесе элементтерден әдетте кеңірек араласқан. III типті толқындар – циррлерге ұқсас, бір-біріне жақын орналасқан, шамамен параллель қысқа жолақтардан тұрады. IV типті айналымдар – бұлттың жартылай немесе сирек толық сақиналары, ортасы қараңғы. Мезосфералық бұлттарды атмосферадан жоғарыдан қарағанда, жерден бақылаудың геометриялық шектеулері айтарлықтай төмендейді. Оларды тіпті күндіз де қараңғы аспан фонына қарсы «жағадан-жағаға» байқауға болады. Фотометрдің көру бұрышы бұлт қабатының астындағы шамамен бір градусқа орналасқан өте жарқын Жердің кедергісін болдырмау үшін жақсы қорғалған болуы керек. Бұлттарды жарқын Жердің жарқыраған фонына қарсы бақылау әлдеқайда қиын, бірақ бұл 200–300 нм спектрлік аймақтағы ультракүлгін сәулелерде мүмкін болды, себебі спектрдің осы бөлігінде Жердің альбедосы өте төмен. Америкалық және кеңестік ғарышкерлер бұл құбылысты ғарыштан 1970 жылдан бері байқап келеді. Көптеген бақылаулар орбитаның түнгі жағынан хабарланады, ал бақылаушы қараңғы секторға қарай бағытталған. Осы кезде бақылаушының көзі қараңғыға бейімделген және полярлық мезосфералық бұлттар салыстырмалы қараңғы фонға қарсы максималды контрастпен көрінеді. Кеңес ғарышкерлері Күн көкжиектің үстінде тұрғанда да мезосфералық бұлттарды байқағанын хабарлады. Спутниктік бақылаулар полярлық мезосфераның ең суық бөліктерін географиялық полюске дейін бақылауға мүмкіндік береді. 1970 жылдардың басында көруге болатын ауа жарқырағы фотометрлері алғаш рет жазғы полярлық мезопауза аймағында атмосфералық көкжиекті сканерледі. OGO 6 спутнигімен ұшқан бұл тәжірибе полярлық шапканың үстіндегі түнгі жарқырағыш бұлттар қабаттарын бірінші болып анықтады. Өте жарқын шашыраңқы қабат күндіз көрінді және түнгі жарқырағыш бұлттардың полюске қарай кеңеюі ретінде анықталды. 1980 жылдардың басында қабатты қайтадан Күн мезосфералық зерттеушісі (SME) спутнигі арқылы байқады. Бұл спутникте 1981–1986 жылдар аралығында бұлттардың таралуын картаға түсіретін ультракүлгін спектрометр болды. Тәжірибеде бұлттардан шашыраудың биіктік профилі (негізінен) 265 нм және 296 нм екі спектрлік арнада өлшенді. Бұл құбылыс қазір Полярлық мезосфералық бұлттар деп аталады. Полярлық мезосфералық бұлттардың жалпы маусымдық сипаттамалары бес жыл бойы үздіксіз алынған SME деректері негізінде жақсы анықталды. Осы кезеңде солтүстікте төрт, оңтүстікте бес «маусым» туралы мәліметтер тіркелді. Екі жарты шардың да маусымы жазғы күн тоғысынан бір ай бұрын басталып, екі айдан кейін аяқталады. Көріну сағаттарының санының өзгеруі, ауа райының өзгеруі және т.б. сияқты факторларға байланысты ауытқулар болмағандықтан, бұл – «нағыз» мінез-құлық. Бұл жазда мезопауза аймағы ең суық болатындықтан және атмосфераның басқа аймақтарымен салыстырғанда жазда ең жылы болатындықтан, су мұзының пайда болуына себеп болатыны есептеледі. Экваторға жақын температура су мұзының қалыптасуына жеткіліксіз төмен. Полярлық мезосфералық бұлттар әдетте ендік артуымен жарықтығы мен жиілігі артады, шамамен 60 градустан жоғары ендіктерге дейін (85 градус). Осы уақытқа дейін ұзындыққа тәуелділік жоқ, сондай-ақ жарық сәулелеріне тәуелділік туралы ешқандай дәлел жоқ. Бұл полярлық мезосфералық бұлттарды басқару географиялық факторлармен анықталатынын көрсетеді. Полярлық мезосфералық бұлттардың және түнгі жарқырағыш бұлттардың жарқырауы екеуінің де байқалатын ендіктерде сәйкес келеді, бірақ полюске жақын полярлық мезосфералық бұлттар түнгі жарқырағыш бұлттарға қарағанда әлдеқайда жарқырауырақ, тіпті ғарыштан көрінетін аспан фоны ескерілгенде де. Полярлық мезосфералық бұлттарды бақылау түнгі жарқырағыш бұлттардың шыңының ендігіне қарай солтүстікке қарай жылжу құбылысының бір бөлігі ендікпен түнгі жарқырағыш бұлттардың көріну сағаттарының санының артуына және маусым соңына қарай шекараның солтүстікке қарай ығысуына байланысты екенін көрсетті. 2018 жылдың 8 шілдесінде NASA Швецияның Esrange қаласынан Арктика арқылы Канаданың Батыс Нунавутына бес күнде жеткен алып шарын ұшырды. Алып шарын атмосфералық гравитациялық толқындардың әсерінен мезосфераға дейін көтерілген таулардың ықпалынан туындаған PMB-ны зерттеу мақсатында 120 терабайт деректерді сақтайтын алты миллион жоғары ажыратымды суреттермен жабдықталған. Бұл суреттер атмосферадағы турбуленттікті зерттеуге және осылайша ауа райын жақсы болжауға көмектеседі. NASA AIM спутнигі осы түнгі жарқырағыш бұлттарды зерттеу үшін қолданылады, олар әрқашан полюстің жанындағы жазғы маусымда пайда болады. Дегенмен, AIM спутнигінің томографиялық талдауы альбедо мен толқынмен шақырылған биіктік арасында теріс корреляция бар екенін көрсетеді.

Observed from the ground, this phenomenon is known as noctilucent clouds. From satellites, PMCs are most frequently observed above 70–75° in latitude and have a season of 60 to 80 days duration centered about a peak which occurs about 20 days after the summer solstice. This holds true for both hemispheres. Great variability in scattering is observed from day to day and year to year, but averaging over large time and space scales reveals a basic underlying symmetry and pattern. The long term behaviour of polar mesospheric cloud frequency has been found to vary inversely with solar activity. PMC's have four major types based on physical structure and appearance. Type I veils are very tenuous and lack well defined structure, somewhat like cirrostratus or poorly defined cirrus. Type II bands are long streaks that often occur in groups arranged roughly parallel to each other. They are usually more widely spaced than the bands or elements seen with cirrocumulus clouds. Type III billows are arrangements of closely spaced, roughly parallel short streaks that mostly resemble cirrus. Type IV whirls are partial or, more rarely, complete rings of cloud with dark centres. When mesospheric clouds are viewed above the atmosphere, the geometrical limitations of observing from the ground are significantly reduced. They may be observed ‘edge on’ against the comparatively dark sky background, even in full daylight. The photometer field of view must be well baffled to avoid interference from the very bright Earth about a degree beneath the cloud layer. It is a much more difficult task to observe the clouds against the bright background of the illuminated Earth, although this has been achieved in the ultraviolet in the 200 to 300 nm spectral region, because of the very small albedo of the earth in this part of spectrum. American and Soviet astronauts observed the phenomenon from space as early as 1970. Most observations are reported from the night side of the orbit and the observer is looking towards the twilight sector. At this time the observer's eye is dark adapted and polar mesospheric clouds would appear with maximum contrast against a comparatively dark background. Soviet astronauts have reported sightings of mesospheric clouds even when the Sun is above the horizon. Satellite observations allow the very coldest parts of the polar mesosphere to be observed, all the way to the geographic pole. In the early 1970s, visible airglow photometers first scanned the atmospheric horizon throughout the summer polar mesospause region. This experiment, which flew on the OGO 6 satellite, was the first to trace noctilucent like cloud layers across the polar cap. The very bright scattering layer was seen in full daylight conditions, and was identified as the poleward extension of noctilucent clouds. In the early 1980s, the layer was observed again from a satellite, the Solar Mesospheric Explorer (SME). On board this satellite was an ultraviolet spectrometer, which mapped the distributions of clouds over the time period 1981 to 1986. The experiment measured the altitude profile of scattering from clouds at two spectral channels (primarily) 265 nm and 296 nm. This phenomenon is now known as Polar Mesospheric Clouds. The general seasonal characteristics of polar mesospheric clouds are well established from the five years of continuous SME data. Over that period, data for four cloud ‘seasons’ in the north, and five ‘seasons’ in the south were recorded. In both hemispheres, the season begins about one month before summer solstice and ends about two months afterwards. Since there are no biases due to such factors as changing number of hours of visibility, weather conditions, etc. this is a ‘true’ behaviour. It is believed to be a result of the fact that summertime mesopause region becomes coldest during this period causing water ice to form, in contrast to most other regions of the atmosphere which are warmest in summer. Temperatures at latitudes equatorward of the boundary of detection never get low enough for water ice to form. Polar mesospheric clouds generally increase in brightness and occurrence frequency with increasing latitude, from about 60 degrees to the highest latitudes observed (85 degrees). So far, no apparent dependence on longitude has been found, nor is there any evidence of a dependence on auroral activity. This indicates that control of polar mesospheric clouds is determined by geographical rather than geomagnetic factors. The brightness of polar mesospheric clouds and noctilucent clouds appears to be consistent at the latitudes where both are observed, but polar mesospheric clouds near the pole are much brighter than noctilucent clouds, even taking into account the lower sky background seen from space. Polar mesospheric cloud observations have revealed that the well known phenomenon of the northward shifting with latitude of date of peak noctilucent cloud occurrence is partly due to the increased number of hours of noctilucent cloud visibility with latitude and partly due to an actual northward retreat of the boundary towards the end of the season. On 8 July 2018, NASA launched a giant balloon from Esrange, Sweden which traveled through the stratosphere across the Arctic to Western Nunavut, Canada in five days. The giant balloon was loaded with cameras, which captured six million high resolution images filling up 120 terabytes of data storage, aiming to study the PMCs which are affected by the atmospheric gravity waves, resulted from air being pushed up by mountain ranges all the way up to the mesosphere. These images would aid in studying turbulence in the atmosphere, and consequently better weather forecasting. NASA uses AIM satellite to study these noctilucent clouds, which always occur during the summer season near the poles. However, tomographic analyses of AIM satellite indicate that there is a spatial negative correlation between albedo and wave‐induced altitude.

Байқау

Түнгі жарқыраған бұлттар әдетте түссіз немесе ақшыл көк түсті болады, бірақ кейде қызыл және жасыл сияқты басқа да түстер кездеседі. Ерекше көк түс, түнгі жарқыраған бұлтты жарықтандыратын күн сәулесінің жолындағы озонның сіңіру қабілетінен туындайды. Олар ерекше белгілері жоқ жолақтар түрінде көрінеді және "әдемі табиғи құбылыс" саналады. Түнгі жарқыраған бұлттарды биік қабатты бұлттармен (cirrus) шатастыруға болады, бірақ үлкейту кезінде олар анығырақ көрінеді. Түнгі жарқыраған бұлттар 50° - 65° ендіктер арасында көрінеді. Олар төмен ендіктерде сирек кездеседі (Париж, Юта, Италия, Түркия және Испания сияқты оңтүстікке қарай байқаулар болғанмен), ал полюстерге жақында бұлттарды көру үшін жеткілікті қараңғылық болмайды. Олар жаз айларында пайда болады, Солтүстік жартышарда мамырдың ортасынан тамыздың ортасына дейін, ал Оңтүстік жартышарда қарашаның ортасынан ақпанның ортасына дейін. Түнгі жарқыраған бұлттар екі жартышарда да кездеседі, бірақ Солтүстік жартышарда мыңдаған рет, ал Оңтүстік жартышарда 100-ден аз байқалған. Оңтүстік жартышардағы түнгі жарқыраған бұлттар нашаррақ және сирек кездеседі; сонымен қатар, Оңтүстік жартышарда халық саны және байқаулар жасауға қолайлы жер аумағы аз. Бұл бұлттарды жер бетінен, ғарыштан және тікелей дыбыс зондымен зерттеуге болады. Сонымен қатар, кейбір түнгі жарқыраған бұлттар 30 нм немесе одан кіші кристалдардан тұрады, олар жердегі бақылаушыларға көрінбейді, себебі олар жеткілікті мөлшерде жарық шашыратпайды. Жақында жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым төрт негізгі форманы бөліп қарастырады. I типтегі жамылғылар өте жұқа және анық құрылымы жоқ, олар биік қабатты бұлттарға (cirrostratus) немесе нашар анықталған биік қабатты бұлттарға (cirrus) ұқсас. II типтегі жолақтар – жиі параллель топтарда кездесетін ұзын жолақтар, әдетте биік қабатты-шоғырлы бұлттарда (cirrocumulus) көрінетін жолақтардан немесе элементтерден кеңірек орналасқан. III типтегі толқындар – циррлерге ұқсас, бір-біріне жақын орналасқан, шамамен қатар қысқа жолақтардан тұрады. IV типтегі айналымдар – бұлттың жартылай немесе сирек толық сақиналары, орталықтары қараңғы.

Noctilucent clouds are generally colourless or pale blue, although occasionally other colours including red and green have been observed. The characteristic blue colour comes from absorption by ozone in the path of the sunlight illuminating the noctilucent cloud. They can appear as featureless bands, They are considered a "beautiful natural phenomenon". Noctilucent clouds may be confused with cirrus clouds, but appear sharper under magnification. Noctilucent clouds may be seen at latitudes of 50° to 65°. They seldom occur at lower latitudes (although there have been sightings as far south as Paris, Utah, Italy, Turkey and Spain), and closer to the poles it does not get dark enough for the clouds to become visible. They occur during summer, from mid May to mid August in the northern hemisphere and between mid November and mid February in the southern hemisphere. Although noctilucent clouds occur in both hemispheres, they have been observed thousands of times in the northern hemisphere, but fewer than 100 times in the southern. Southern hemisphere noctilucent clouds are fainter and occur less frequently; additionally the southern hemisphere has a lower population and less land area from which to make observations. These clouds may be studied from the ground, from space, and directly by sounding rocket. Also, some noctilucent clouds are made of smaller crystals, 30 nm or less, which are invisible to observers on the ground because they do not scatter enough light. As a result of recent research, the World Meteorological Organization now recognizes four major forms that can be subdivided. Type I veils are very tenuous and lack well defined structure, somewhat like cirrostratus or poorly defined cirrus. Type II bands are long streaks that often occur in roughly parallel groups, usually more widely spaced than the bands or elements seen with cirrocumulus clouds. Type III billows are arrangements of closely spaced, roughly parallel short streaks that mostly resemble cirrus. Type IV whirls are partial or, more rarely, complete rings of cloud with dark centres.