Ноктюлюсцентные облака: светящиеся облака верхних слоев атмосферы Земли

Введение

Облакообразные явления в верхних слоях атмосферы Земли

Ноктилюцентные облака, или ночные светящиеся облака, – это тонкие облакообразные образования в верхних слоях атмосферы Земли. При наблюдении из космоса они называются полярными мезосферными облаками (PMC) и обнаруживаются как диффузный рассеивающий слой кристаллов водяного льда вблизи летней полярной мезопаузы. Они состоят из кристаллов льда и видны с Земли только во время астрономических сумерек. Слово "ноктилюцентный" приблизительно означает "ночное свечение" на латыни. Чаще всего их наблюдают летом на широтах от ±50° до ±70°. Слишком тусклые, чтобы быть видимыми при дневном свете, они становятся заметными, когда наблюдатель и нижние слои атмосферы находятся в тени Земли, но эти очень высокие облака все еще освещены солнцем. Недавние исследования показывают, что увеличение выбросов метана в атмосферу приводит к образованию дополнительного водяного пара в результате химических реакций, когда молекулы метана достигают мезосферы, что способствует формированию или усилению существующих ноктилюцентных облаков. Это самые высокие облака в атмосфере Земли, расположенные в мезосфере на высоте около .

Общий

До 1885 года не существует подтвержденных свидетельств их наблюдения, хотя Томас Ромни Робинсон мог наблюдать их в Армаге за несколько десятилетий до этого. В настоящее время существуют сомнения относительно внесезонных записей Робинсона, частично из-за наблюдений, сделанных с различных точек в высоких северных широтах, явлений, похожих на НЛК, после падения челябинского суперболида в феврале 2013 года (вне сезона НЛК), которые на самом деле оказались отражениями стратосферной пыли, видимыми после захода солнца.

Формирование

Ноктилюцентные облака состоят из крошечных кристаллов водяного льда диаметром до 100 нм и существуют на высоте около , выше, чем любые другие облака в атмосфере Земли. Облака в нижней атмосфере Земли образуются, когда вода конденсируется на частицах, но мезосферные облака могут формироваться непосредственно из водяного пара, помимо образования на частицах пыли. Данные спутника "Аэрономия льда в мезосфере" показывают, что для образования ночных светящихся облаков требуется водяной пар, пыль и очень низкие температуры. Источники как пыли, так и водяного пара в верхних слоях атмосферы неизвестны с уверенностью. Считается, что пыль происходит от микрометеоров, хотя частицы вулканического происхождения и пыль из тропосферы также возможны. Влага может подниматься через разрывы в тропопаузе, а также образовываться в результате реакции метана с гидроксильными радикалами в стратосфере. Выхлопные газы космических челноков, использовавшихся в период с 1981 по 2011 год, которые после отделения твердотопливного ускорителя на высоте около представляли собой почти полностью водяной пар, генерировали крошечные отдельные облака. Около половины пара выбрасывалось в термосферу, обычно на высотах. В августе 2014 года запуск SpaceX Falcon 9 также вызвал образование ноктилюцентного облака над Орландо, штат Флорида. Выхлопные газы могут быть перенесены в арктический регион менее чем за сутки, хотя точный механизм этого очень быстрого переноса неизвестен. По мере миграции воды на север, она выпадает из термосферы в более холодную мезосферу, которая расположена непосредственно ниже. Хотя этот механизм вызывает образование отдельных ноктилюцентных облаков, он не считается основным фактором, определяющим это явление в целом. и чрезвычайно разрежены, кристаллы льда могут формироваться только при температурах ниже примерно -120 °C (-184 °F). Облака в южном полушарии находятся примерно выше, чем в северном полушарии. Известно, что ноктилюцентные облака обладают высокой радиолокационной отражающей способностью в диапазоне частот от 50 МГц до 1,3 ГГц. Это поведение недостаточно изучено, но возможное объяснение заключается в том, что зерна льда покрываются тонкой металлической пленкой, состоящей из натрия и железа, что значительно повышает отражающую способность облака для радаров. Атомы натрия и железа высвобождаются из входящих микрометеоров и оседают в слой чуть выше высоты ноктилюцентных облаков, и измерения показали, что содержание этих элементов значительно снижается при наличии облаков. Другие эксперименты продемонстрировали, что при чрезвычайно низких температурах ноктилюцентного облака пары натрия могут быстро конденсироваться на ледяной поверхности.

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.

Открытие и расследование

Ночные светящиеся облака впервые были замечены в 1885 году, через два года после извержения вулкана Кракатау в 1883 году. Остается неясным, связано ли их появление с вулканическим извержением или же их открытие было обусловлено тем, что больше людей наблюдали за впечатляющими закатами, вызванными вулканической пылью в атмосфере. Исследования показали, что ночные светящиеся облака не вызываются исключительно вулканической активностью, хотя пыль и водяной пар могут попадать в верхние слои атмосферы при извержениях и способствовать их образованию. Систематические фотографические наблюдения облаков были организованы в 1887 году Джесси, Фёрстером и Стольце, после чего в Берлинской обсерватории проводились непрерывные наблюдения. В ходе этих исследований высота облаков была впервые определена методом триангуляции. Этот проект был прекращен в 1896 году. В десятилетия после смерти Отто Джесси в 1901 году было сделано мало новых открытий о природе ночных светящихся облаков. Предположение Вегенера о том, что они состоят из водяного льда, впоследствии подтвердилось. Изучение ограничивалось наземными наблюдениями, и ученые обладали очень небольшими знаниями о мезосфере до 1960-х годов, когда начались прямые ракетные измерения. Они впервые показали, что появление облаков совпадает с очень низкими температурами в мезосфере. Ночные светящиеся облака впервые были обнаружены из космоса прибором на спутнике OGO 6 в 1972 году. Наблюдения OGO 6 яркого рассеивающего слоя над полярными шапками были идентифицированы как полярные ответвления этих облаков. Позднее спутник Solar Mesosphere Explorer с помощью своего ультрафиолетового спектрометра составил карту распределения облаков в период с 1981 по 1986 год. Первое физическое подтверждение того, что водяной лед действительно является основным компонентом ночных светящихся облаков, было получено прибором HALOE на спутнике исследования верхней атмосферы в 2001 году. В 2001 году шведский спутник Odin провел спектральный анализ облаков и создал ежедневные глобальные карты, выявившие масштабные закономерности в их распределении. Спутник AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) был запущен 25 апреля 2007 года. Это был первый спутник, специально предназначенный для изучения ночных светящихся облаков, и он сделал свои первые наблюдения через месяц (25 мая). Изображения, полученные со спутника, показывают формы в облаках, аналогичные формам в тропосферных облаках, что указывает на сходство в их динамике. Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters в июне 2009 года, предполагает, что ночные светящиеся облака, наблюдавшиеся после Тунгусского события 1908 года, являются свидетельством того, что удар был вызван кометой. В 2009 году военно-морская исследовательская лаборатория США (NRL) и Программа космических испытаний Министерства обороны США (STP) провели эксперимент по выбросу заряженных аэрозолей (CARE) с использованием выхлопных газов подорбитальной ракеты Black Brant XII, запущенной с космодрома NASA Wallops Flight Facility, для создания искусственного ночного светящегося облака. Наблюдение за облаком планировалось в течение нескольких недель или месяцев с помощью наземных приборов и инструмента Spatial Heterodyne IMager for MEsospheric Radicals (SHIMMER) на борту космического аппарата NRL/STP STPSat 1. Выхлопное перо ракеты было замечено и освещалось в новостных агентствах США от Нью-Джерси до Массачусетса. В эксперименте 2018 года были временно созданы ночные светящиеся облака над Аляской, что позволило провести наземные измерения и эксперименты, направленные на проверку компьютерного моделирования этого явления. Суборбитальная ракета NASA была запущена 26 января 2018 года профессором Университета Аляски Ричардом Коллинзом. Она несла заполненные водой контейнеры, которые были выпущены на высоте около 85 км над Землей. Поскольку естественные облака появляются только летом, этот эксперимент был проведен в середине зимы, чтобы гарантировать, что его результаты не будут смешаны с естественным явлением.

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.

Описание со спутников

Наблюдая за этим явлением с земли, его называют ноктилюцентными облаками. Спутниковые наблюдения за PMК чаще всего происходят на широтах выше 70–75° и имеют сезон продолжительностью 60–80 дней, с пиком примерно через 20 дней после летнего солнцестояния. Это справедливо для обоих полушарий. Изменчивость рассеяния велика как изо дня в день, так и из года в год, но усреднение по большим временным и пространственным масштабам выявляет базовую симметрию и закономерность. Долгосрочное поведение частоты полярных мезосферных облаков обратно пропорционально солнечной активности. У PMК выделяют четыре основных типа, основанных на физической структуре и внешнем виде. Облака I типа – очень разреженные, без четкой структуры, напоминающие циростратус или слабо выраженный циррус. Облака II типа – длинные полосы, часто образующие группы, расположенные примерно параллельно друг другу. Обычно они расположены на большем расстоянии друг от друга, чем полосы или элементы в цироккумулюсных облаках. Облака III типа – это расположение близко расположенных, примерно параллельных коротких полос, напоминающих циррус. Облака IV типа – частичные или, реже, полные кольца облаков с темными центрами. При наблюдении мезосферных облаков над атмосферой геометрические ограничения наземных наблюдений значительно уменьшаются. Их можно наблюдать «с ребра» на фоне сравнительно темного неба, даже при дневном свете. Поле зрения фотометра должно быть хорошо экранировано, чтобы избежать помех от очень яркой Земли, находящейся примерно в одном градусе ниже облачного слоя. Наблюдать облака на фоне яркой освещенной Земли сложнее, хотя это было достигнуто в ультрафиолетовом диапазоне (200–300 нм) из-за очень низкого альбедо Земли в этой части спектра. Американские и советские космонавты наблюдали это явление из космоса еще в 1970 году. Большинство наблюдений поступает с ночной стороны орбиты, когда наблюдатель смотрит в сторону сумеречной зоны. В это время глаз наблюдателя адаптирован к темноте, и полярные мезосферные облака проявляются с максимальным контрастом на фоне сравнительно темного неба. Советские космонавты сообщали о наблюдениях мезосферных облаков даже при восходящем Солнце. Спутниковые наблюдения позволяют изучать самые холодные части полярной мезосферы вплоть до географического полюса. В начале 1970-х годов видимые фотометры воздушного свечения впервые просканировали атмосферный горизонт в области летней полярной мезопаузы. Этот эксперимент, проведенный на спутнике OGO 6, впервые позволил проследить слои, подобные ноктилюцентным облакам, над полярной шапкой. Яркий рассеивающий слой был зафиксирован в условиях полного дневного света и идентифицирован как полюсное расширение ноктилюцентных облаков. В начале 1980-х годов этот слой был снова обнаружен со спутника – Солнечного мезосферного зонда (SME). На борту этого спутника находился ультрафиолетовый спектрометр, который картографировал распределение облаков в период с 1981 по 1986 год. Эксперимент измерял высотный профиль рассеяния от облаков в двух спектральных каналах (в основном) 265 нм и 296 нм. Это явление теперь известно как полярные мезосферные облака. Общие сезонные характеристики полярных мезосферных облаков хорошо изучены на основе пяти лет непрерывных данных SME. За этот период были зарегистрированы данные о четырех облачных «сезонах» в северном полушарии и пяти – в южном. В обоих полушариях сезон начинается примерно за месяц до летнего солнцестояния и заканчивается примерно через два месяца после него. Отсутствие систематических ошибок, связанных с такими факторами, как изменение количества часов видимости, погодные условия и т. д., указывает на «истинную» природу этого явления. Считается, что это связано с тем, что мезопауза летом становится наиболее холодной, что приводит к образованию водяного льда, в отличие от большинства других областей атмосферы, которые летом наиболее теплые. Температура на широтах к экватору от границы обнаружения никогда не опускается настолько, чтобы образовывался водяной лед. Яркость и частота появления полярных мезосферных облаков обычно увеличиваются с увеличением широты, от примерно 60° до самых высоких наблюдаемых широт (85°). Зависимости от долготы пока не обнаружено, равно как и свидетельств зависимости от авроральной активности. Это указывает на то, что формирование полярных мезосферных облаков определяется географическими, а не геомагнитными факторами. Яркость полярных мезосферных и ноктилюцентных облаков согласуется на широтах, где наблюдаются оба типа, но полярные мезосферные облака вблизи полюса значительно ярче ноктилюцентных, даже с учетом более темного неба, видимого из космоса. Наблюдения полярных мезосферных облаков показали, что хорошо известный феномен смещения даты пика ноктилюцентных облаков к северу с увеличением широты частично обусловлен увеличением количества часов видимости ноктилюцентных облаков с широтой, а частично – фактическим смещением границы к северу к концу сезона. 8 июля 2018 года NASA запустила гигантский воздушный шар с Эсранге (Швеция), который за пять дней пролетел через стратосферу над Арктикой в Западный Нунавут (Канада). На борту шара находились камеры, которые сделали шесть миллионов изображений высокого разрешения, заняв 120 терабайт памяти, с целью изучения PMК, на которые влияют атмосферные гравитационные волны, возникающие из-за подъема воздуха горными хребтами вплоть до мезосферы. Эти изображения помогут в изучении турбулентности в атмосфере и, следовательно, улучшении прогнозов погоды. NASA использует спутник AIM для изучения этих ноктилюцентных облаков, которые всегда возникают летом вблизи полюсов. Однако томографический анализ данных со спутника AIM показывает наличие пространственной отрицательной корреляции между альбедо и высотой, вызванной волнами.

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.

Наблюдение

Ноктилюцентные облака обычно бесцветны или бледно-голубые, хотя иногда наблюдаются и другие цвета, включая красный и зеленый. Характерный синий цвет обусловлен поглощением озона на пути солнечного света, освещающего ноктилюцентное облако. Они могут выглядеть как однородные полосы и считаются «прекрасным природным явлением». Ноктилюцентные облака можно спутать с перистыми облаками, но при увеличении они выглядят более четкими. Ноктилюцентные облака наблюдаются на широтах от 50° до 65°. Они редко встречаются на более низких широтах (хотя были зафиксированы наблюдения на юге, в Париже, Юте, Италии, Турции и Испании), а вблизи полюсов недостаточно темно для того, чтобы облака стали видимыми. Они образуются летом, с середины мая до середины августа в северном полушарии и с середины ноября до середины февраля в южном полушарии. Хотя ноктилюцентные облака встречаются в обоих полушариях, в северном полушарии они наблюдались тысячи раз, а в южном – менее 100 раз. Ноктилюцентные облака южного полушария более слабые и встречаются реже; кроме того, в южном полушарии меньше населения и суши, с которой можно проводить наблюдения. Эти облака можно изучать с земли, из космоса и непосредственно с помощью зондирующих ракет. Также некоторые ноктилюцентные облака состоят из более мелких кристаллов, размером 30 нм или меньше, которые невидимы для наземных наблюдателей, поскольку они недостаточно рассеивают свет. В результате недавних исследований Всемирная метеорологическая организация признала четыре основных формы, которые могут быть подразделены. Вуали I типа очень разрежены и лишены четкой структуры, напоминая циростратус или слабо выраженный перистый слой. Полосы II типа – это длинные полосы, часто расположенные примерно параллельными группами, обычно на большем расстоянии друг от друга, чем полосы или элементы, наблюдаемые в перисто-кучевых облаках. Волны типа III – это расположение близко расположенных, примерно параллельных коротких полос, в основном напоминающих перистые облака. Вихри типа IV – это частичные или, реже, полные кольца облаков с темными центрами.

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.