Як формуються перламутрові хмари та деякі їх особливості

Перламутрові хмари, які по-науковому називають полярними стратосферними (Polar stratospheric clouds / PSC) – рідкісні та незвичайні хмари, які іноді плутають із полярним сяйвом, і з яким вони не мають нічого спільного. Вони виникають у нижній стратосфері, тобто набагато вище за інші типи хмар, в середньому на висоті від 15 до 27 кілометрів. Вище них бувають лише сріблясті хмари, але їх видно переважно влітку.

Умови для утворення хмар на такій висоті зазвичай вкрай несприятливі: повітря тут занадто сухе та чисте, а рівень атмосферного тиску занадто низький, тому сліди водяної пари, що присутня в незначній кількості, не конденсуються навіть при суттєвих від’ємних (-50 °С і нижче) температурах. Тому раніше механізм утворення перламутрових хмар залишався незрозумілим.

В наш час вважається, що причиною виникнення таких хмар є присутність у верхніх шарах атмосфери крихітних крапельок (у формі аерозолю) сірчаної та азотної кислоти: перша потрапляє в атмосферу переважно в результаті вулканічної діяльності, друга утворюється з атмосферного азоту, наприклад, під час спалахів блискавок. Крапельки кислоти зв'язують воду з атмосфери у складі тригідрату азотної кислоти або розчину сірчаної кислоти у воді, внаслідок чого крапельки ростуть у розмірах і стають видимими. Цей процес починається зазвичай при температурі нижче -78 °С, а тому відбувається переважно в холодних навколополярних областях у зимовий сезон (у середніх широтах перламутрові хмари виникають дуже рідко, хоча іноді теж спостерігаються).

У деяких випадках перламутрові хмари утворюються також із чистої води. За найпоширенішою теорією, водяні пари потрапляють у верхні шари атмосфери у тому разі, коли сильний вітер огинає гірську гряду. В результаті утворюються свого роду ударні хвилі, які закидають насичені водяними парами шари повітря на такий рівень атмосфери, куди вони зазвичай не потрапляють.

Встановлено також, що стратосферні хмари впливають на концентрацію озонового шару, прискорюючи в деяких випадках локальне його руйнування. Льодяні кристали цих хмар служать поверхнею для хімічних реакцій, які вивільняють хлор та бром зі сполук, що їх утримують. Ці активні атоми руйнують молекули озону в приполярних регіонах планети.

Незвичний колір перламутрових хмар, що дав їм свою назву, пояснюється складним розсіюванням світла та дифракцією в таких кислотно-водяних крапельках, розмір яких становить менше 1 мікрометра. Оскільки хмари знаходяться на великій висоті, сонце підсвічує їх навіть тоді, коли знаходиться за обрієм відносно спостерігача на поверхні землі (тобто перед світанком або після заходу сонця). Саме в таких умовах хмари постають у всій своїй красі: вдень вони є маловиразним легким білястим серпанком і не особливо примітні.