Сегодня - 18.08.2019

Небесная карта города

09 января 2019

Томские ученые обнаружили, что освещенные улицы могут зеркально отражаться в ночном небе — на облаках, состоящих из ледяных пластинок, образуя световую карту. Этот эффект практически не описан в литературе, однако основан на известном атмосферном явлении (том же, что вызывает световые столбы, возникающие над фонарями в морозные дни).

В Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (Томск) круглосуточно наблюдают за видимой полусферой неба при помощи собственной разработки — панорамно-оптической станции (на ней установлена цифровая камера со сверхширокоугольным объективом «рыбий глаз», угол зрения которого составляет 180 x 180°). На серии ночных фотографий, сделанных станцией, ученые заметили необычные световые пятна, лучи и контуры разнообразной формы, которые назвали глифами (от греч. γλύϕω — вырезаю, гравирую).
 
Исследователи предположили, что появление пятен света вызвано хорошо изученным природным явлением: взвешенные в атмосфере пластинки льда образуют зеркальный слой, который отражает свет, идущий от источников, находящихся на Земле, а также от Солнца и Луны. Шестиугольные ледяные пластинки могут возникнуть на высоте несколько километров в перистых и перисто-слоистых облаках летом и в межсезонье, а зимой в наших широтах — на высоте от нескольких сотен метров в слоистых и слоисто-кучевых облаках. Оседая вниз под действием силы тяжести и набегающего воздушного потока, эти шестиугольники выравниваются в горизонтальной плоскости — получается объемный отражающий слой. Так как свет отражают пластинки, расположенные друг над другом на разной высоте, мы видим столб света, если источник освещения находится достаточно далеко. Когда мы приближаемся к источнику света, столб превращается в пятно.
 
 

При достаточно низкой температуре зеркальный слой может образоваться у самой земли, тогда отражение становится хорошо заметно. Например, многие видели световые столбы в зимнем небе над луной или заходящим солнцем, а особенно часто — над уличными фонарями. 

 
Изучив изображения ночного неба с глифами, ученые обнаружили световые столбы в западной части неба, над городом, а значит, в то время в небе как раз были горизонтально ориентированные пластинки льда. В пользу этого вывода свидетельствовали и атмосферные условия: на небе образовались перисто-слоистые облака, местами хорошо просматривались звезды, при этом облака находились на большой высоте, а на нижнем и среднем ярусах их не было.
 
На снимках видно, что свечение не двигается относительно сторон света и высоты над горизонтом — это позволило наложить несколько фото друг на друга в графическом редакторе и в итоге получить еще более детальное и полное изображение. «Наше внимание привлек яркий блик необычной формы, напоминающий начертания цифры четыре. Мы сравнили изображение с картой района на “Яндекс Картах” и снимках Google Earth: эта четверка оказалась по форме очень похожей на пересечение улиц в томском Академгородке — проспекта Развития и улицы Кольцевой», — рассказывает старший научный сотрудник ИОА СО РАН кандидат физико-математических наук Виктор Петрович Галилейский.
 
Затем на фотографии выбрали семь четко выраженных точек световых глифов, которые визуально соотносились с улицами на плане города (четыре точки соответствовали фигуре «4»). Сопоставив положение бликов в небе и точек на карте, ученые вычислили, на какой высоте должен находиться зеркальный слой, если предположения правильные и в небе действительно отражаются именно эти улицы. Используя полученное значение высоты, они сравнили расположение других отражений и точек на карте. В результате расчетов оказалось, что исследователи не ошиблись: глифы соответствуют улицам на карте, а самый яркий блик, который привлек внимание к феномену, — большому тепличному комплексу в селе Трубачёво, примерно в шести километрах от места расположения оптической станции.
 
Ученые не нашли описание этого явления в литературе, за исключением одного случая, когда световая карта местности была замечена в небе над Финляндией. Между тем сотрудники ИОА СО РАН теперь часто наблюдают глифы на ночном небосводе. Однажды панорамная оптическая станция сделала снимки световых столбов, появившихся на высоте всего около 270 метров, так что были видны не только улицы, но и отдельные фонари. 
 
«Зеркальное отражение можно наблюдать, просто посмотрев вверх в темное время суток, но, как правило, человек замечает лишь отдельные световые пятна и не обращает на них внимания. Однако теперь, зная, что именно обычно отражается на небе в районе Томска, многие, например, видят отражение тепличного комплекса», — поясняет Виктор Галилейский.
 

Зафиксированные в первый раз глифы, скорее всего, нельзя было заметить невооруженным глазом: свечение было немногим ярче остального неба, а сфотографировать его позволила съемка с длинной выдержкой (30 секунд).

 
По словам ученых, этот эффект служит индикатором для диагностики состояния атмосферы и ее аэрозольного состава наряду с другими атмосферно-оптическими явлениями, такими как гало, радуги или венцы. «Отслеживать появление зеркального слоя в атмосфере в Томске оказалось проще всего по характерному глифу в виде цифры четыре. На основании данных о его размерах и положении в небе можно делать выводы о поведении облачного слоя. Например, раздвоение контура четверки свидетельствует о двойном зеркальном слое, а смещение изображения во времени относительно зенита — об изменении высоты облаков», — говорит участник исследования сотрудник ИОА СО РАН Александр Михайлович Морозов.
 
Александра Федосеева
 
Фото предоставлены группой панорамно-оптической станции ИОА СО РАН
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (2 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus