Az éjszakai világító felhők titka

A Föld felszínétől 85 kilométeres magasságban időnként vékony, fátyolos, világító felhők lebegnek az űrben - sőt, nemcsak irizálnak, hanem erősen visszaverik a radarhullámokat is. Most az is kiderült, miért.

Az éjszakai világító felhők a Déli és az Északi-sark, vagyis a poláris területek fölött, a mezoszférában figyelhetők meg. Mivel közel 100 kilométeres magasságban, szinte a világűr határán helyezkednek el, a Nap sugarai alulról még érik őket, miközben a légkör alsó tartományaiban a Nap már a horizont alá bukott és ott sötétség honol. Emiatt tűnik úgy, mintha ezek a felhők világítanának.

Ebben a magasságban már a felhőképződés feltételei is okoznak némi fejtörést, arról nem is beszélve, hogy egy csapadékot nem adó felhőt hogyan lehet radarral észlelni.

Az első megfigyelések

Az irizáló felhőkre először 1885-ben, két évvel az indonéziai Krakatau vulkán kitörése után figyeltek fel. Az intenzív kitörés miatt a vulkáni por és törmelék 80 kilométer magasra jutott fel a légkörben. A kitörést követően a földi átlaghőmérséklet néhány tized fokkal csökkent, és a vulkáni hamu hűtő hatását évekig ki lehetett mutatni. Feltehetően e vulkánkitörést követően keletkeztek az első világító felhők.

Keletkezésük is különleges

Önmagában már az is meglepő, hogy ilyen magasságokban, ahol nedvesség szinte alig van jelen (a Szaharánál több milliószor szárazabb légrétegről van szó!), hogyan tud a felhőképződés egyáltalán végbemenni. A kutatók magyarázata a következő: a nyári időszakban a felfelé irányuló erős szelek a légkör alsóbb, nagyobb nedvességtartalmú rétegeiből vízgőzt szállítanak a mezoszféra felé.

A felhőképződéshez ezen kívül szükség van még úgynevezett aeroszol részecskékre is, mint például a porszemcsék, hogy beindulhassanak a kondenzációs folyamatok. Ez lehet a magyarázata annak, hogy először miért csak a Krakatau vulkán kitörése után figyeltek fel az irizáló felhőkre.
A Krakatau hatásai idővel ugyan elhalványultak, a mezoszféra szokatlan, kékes színben pompázó poláris felhői azonban továbbra is megfigyelhetők, sőt egyre gyakoribbá váltak.

A felhők, amelyek a sötét éjszakában tűnnek fel, derült nyári napokon figyelhetők meg az északi és déli félgömb 50. és 70. szélességi körei között - bár az elmúlt években jóval délebbre, például az Egyesült Államokbeli Utah és Colorado területén is találkoztak a jelenséggel.

Azért a nyári évszakban jelennek meg a felhők, mert több mint 80 kilométeres magasságban a légkör éppen nyáron a leghidegebb, így ilyenkor képződhetnek olyan apró jégkristályok, amelyek ezeket a felhőket felépítik.

Mi köze van a meteorpornak a radarhullámokhoz?

Néhány évtizeddel ezelőtt egy alaszkai kutató a világító felhők egy másik érdekes tulajdonságára lett figyelmes: nevezetesen, hogy nagy reflektivitásuknak köszönhetően különösen jól vizsgálhatóak radarok segítségével. Ez a szokatlan tulajdonság (ugyanis a radarral általában a hulló csapadékcseppeket lehet kimutatni, a felhőt magát nem) sokáig komoly fejtörést okozott a kutatók számára.

A kékes-ezüstös világító felhők magasan felnyúlnak a troposzférába. A légkör alsó rétege narancsszínű a Nemzetközi Űrállomásról készült fotón

Nemrégiben azonban sikerült megoldani a rejtélyt: Pual M. Bellan a Kaliforniai Műszaki Egyetem alkalmazott fizika professzora rájött, hogy a világító felhőket felépítő jégszemeket egy nátriumból és vasból álló vékony filmréteg övezi. Ez a filmréteg úgy veri vissza a radarhullámokat, mint ahogyan a röntgensugarak verődnek vissza a kristályrácsról.

A felső légkörben a nátrium és vasatomok a Föld atmoszférájába belépő meteorokból származnak. Ezek a fématomok egy vékony gőzréteget hoznak létre közvetlenül a világító felhők megjelenési magassága fölött. A gőzréteg sűrűségének vizsgálatai során kiderült, hogy a fémgőz a világító felhők jelenléte idején anyagának több mint 80 százalékát "elveszíti", a poláris mezoszférikus felhők ugyanis befogják a nátrium és vasatomokat.

Sőt, laboratóriumi vizsgálatok azt is kiderítették, hogy a nátriumgőzben lévő atomok rövid időn belül a jégkristályokra rakódnak a magaslégköri felhők rideg, megközelítően mínusz 120 fokos hőmérsékleti viszonyai miatt, így fémréteggel vonva be őket. A világító felhők szokatlanul nagy radarhullám-visszaverő képessége ennek a fémrétegnek köszönhető, illetve az azzal körülvett részecskék együttes és egymást erősítő hatásának eredménye.

A kékes, ezüstös, esetenként narancsos színben pompázó felhőket a nyári időszakban Magyarországon is megfigyelték már. Legutóbb 2007 júniusában lehettek szemtanúi a szerencsésebbek a hazánkban ritka jelenségnek: Budapest felett tűntek fel a különleges felhők. Habár legalább az elkövetkező nyár beköszöntéig várnod kell hasonló alkalomra, azonban addig is lehet gyönyörködni a felhőkről készült számtalan fotóban.