Серебристые облака (СО) являются самыми высокими облаками в земной атмосфере, образующиеся в области мезопаузы на высотах 80-90 км в летний период с концая мая до середины августа. В это время температура мезопаузы достигает своих экстремально низких значений в диапазоне от -120º до -150ºС. Такие низкие температуры способствуют образованию маленьких ледяных частиц, из которых состоят СО. Эти облака можно увидеть только ночью примерно с 23 часов вечера до 4 часов утра по местному времени. Их можно наблюдать в северном и южном полушарии, но в достаточно ограниченном широтном поясе от 50° до 70°. Такое выразительное название облака получили не случайно: их цвет действительно серебристый, и они могут быть легко различимы на фоне сумеречного сегмента неба. По форме серебристые облака напоминают перистые.
Благодаря тому, что СО находятся очень высоко над землей, они рассеивают солнечный свет и остаются видимыми в течение ночи, тогда как все другие типы облаков имеют темно-серый цвет (или совсем не заметны), поскольку не освещаются Солнцем в ночное время. Международное название Noctilucent clouds, "ночные светящиеся облака", наиболее точно отвечает их внешнему виду. В России, в силу исторических причин, такие облака принято называть более романтично - серебристые.
Важность исследования серебристых облаков состоит в том, что эти облака являются своего рода индикатором сложных физико-химических и динамических процессов, протекающих в земной атмосфере на больших высотах (60-100 км).
За последние десятилетия удалось достаточно хорошо изучить основные физическо-химические процессы, приводящие к образованию СО. В то же время, остается много нерешенных вопросов, связанных с поведением этих облаков в пространстве и времени. Так например, неизвестна протяженность полей СО и распределение этих полей над земной поверхностью, нет ясности в понимании процессов, приводящих к коротко-периодическим и долго-периодическим вариациям серебристых облаков. Именно поэтому важно проводить ежегодные детальные наблюдения серебристых облаков.
Современные цифровые технологии и средства коммуникации позволяют организовать наблюдения на новом качественном уровне. Было бы полезно организовать единую сеть цифровых фотокамер, разделенных по широте и долготе сравнительно небольшими расстояниями порядка 50 км, то есть создать «сотовую» структуру из фотокамер с размером ячейки 50 на 50 км. На густонаселенных территориях, с хорошо развитыми средствами связи, реализовать этот проект вполне возможно. В настоящее время цифровые фотокамеры достигли отличного качества при своей сравнительно небольшой стоимости. С другой стороны, возможности Интернета позволят объединить камеры в единую сеть с минимальными затратами.
Единая программа может автоматически управлять камерами, включать и выключать их в заданное время, производить съемку через определенный временной интервал (например, 1 кадр через одну минуту), устанавливать необходимые параметры съемки с учетом освещенности сумеречного сегмента неба. Цифровые фотографии могут размещаться на общем сервере и подвергаться стандартной автоматизированной обработке для определения наличия серебристых облаков в данном наблюдательном пункте. В случае появления облаков в каком-либо месте возможно мгновенное оповещение остальных наблюдателей. Специальные программы могут также обрабатывать фотографии серебристых облаков с целью определения их яркости, границ полей, морфологических форм, и других характеристик.
Мы уверены, что данная схема наблюдений существенно продвинет вперед исследование динамики серебристых облаков в пространстве и времени, поможет создать наиболее детальную карту полей облаков над земной поверхностью, и тем самым проследить их полный путь от образования до исчезновения.
Если у вас есть цифровая камера и желание охотиться за серебристыми облаками, подключайтесь к нашей программе.
Общие рекомендации для фотографирования СО с помощью цифровой камеры:
1) Рекомендуется проводить ежегодные наблюдения с 25 мая по 15 августа с 23 часов вечера до 4 часов утра по местному времени (для ночей, близких к летнему солнцестоянию, 22 июня, серебристые облака должны появляться заметно позже вечерней границы и исчезать значительно раньше утренней). Кроме того, вечерняя и утренняя граница могут смещаться в зависимости от временного сдвига между истинной полночью в пункте наблюдений и официальной полночью в данном часовом поясе. В Москве истинная полночь наступает около 1 часа 30 минут летнего поясного времени.
Разумеется, если вам удастся увидеть серебристые облака в начале мая или после 15 августа, не пренебрегайте ими и сфотографируйте. Это будет редкий и ценный снимок.
2) Камера должна быть ориентирована на север. При этом горизонт в северной части неба должен быть по возможности открытым, то есть не должны мешать ни деревья, ни здания, ни прочее, а также важно, чтобы не было засветки от уличного освещения.
3) Камера должна быть установлена на штативе, неподвижно в течение всего сезона наблюдений. Это требование важно выполнить для последующей обработки фотографий с целью проецирования полей СО на земную поверхность.
4) Камера должна обладать функцией покадровой съемки (то есть делать кадр через заданный интервал времени в автоматическом режиме, “Intervalometer”), съемкой с приоритетом выдержки (Shutter Speed Priority), а также функцией отключением автофокуса (AF lock).
5) Рекомендуется подключить камеру к компьютеру, с помощью которого можно управлять режимом съемки каждую ночь полностью автоматически.
6) В принципе, камера может работать без компьютера, но в этом случае наблюдателю необходимо каждую ночь вручную включать камеру и выставлять необходимые параметры съемки, а после проведения съемок перекачивать полученные изображения из SIM карты камеры на жесткий носитель, что представляется достаточно трудоемкой процедурой.
7) Желательно обеспечить бесперебойное электроснабжение для камеры и компьютера.
8) Рекомендуется использовать камеру с широким полем зрения. Все стандартные цифровые камеры имеют поле зрения объектива около 60 при "нулевом зуме". Этого вполне достаточно для фотографирования протяженных полей серебристых облаков. Именно поэтому нет необходимости использовать "зуммирование", которое уменьшает поле зрения камеры.
Исходя из нашего опыта, мы рекомендуем следующие марки цифровых камер фирмы Canon: PowerShot G3, G5, A520, А530, A540, S45, S50 и другие модели. Нет необходимости использовать дорогие модели с разрешением матрицы 6 мегапикселей и более. Камеры с матрицей 4-5 мегапикселей вполне подходят для ночных съемок. Однако, не все модели могут применяться для этой цели. Как мы уже отметили, необходимо, чтобы камера обладала функцией покадровой съемки, съемкой с приоритетом выдержки, а также отключением автофокусировки. Наиболее простые модели («мыльницы») не рекомендуются для фотографирования СО. Мы рекомендуем недорогие камеры Canon PowerShot A520 и G3 (4 мегапикселей), как наиболее подходящие из соотношения цена-качество.
Технические особенности фотографирования СО с помощью цифровой камеры:
Нижеследующие рекомендации относятся к системе «цифровая камера-комьютер».
1) Рекомендуется персональный компьютер с жестким диском не менее 10 Гб, с оперативной памятью не менее 64 Мб и процессором не ниже типа Pentium II. Кроме этого компьютер должен иметь USB порт и должна быть установлена система Windows XP. Наши эксперименты с другими системами Windows 98, ME, 2000 показали нестабильность соединения «камера-компьютер» через USB-порт, а именно, примерно каждую третью ночь неожиданно прерывалось соединение, что приводило к зависанию системы. В этом случае помогала только перезагрузка компьютера. Причины прерывания соединения «камера-компьтер» остались неизвестны. При использовании операционной системы Windows XP проблемы прерывания соединения не было.
2) Камера должна быть подключена к источнику питания 220 В через специальный низковольтный адаптер питания (он не входит в стандартный пакет к цифровой камере и адаптер необходимо приобретать дополнительно при покупке камеры).
3) Управление камерой от компьютера осуществляется через USB-порт. USB-кабель входит в стандартный пакет к цифровой камере.
4) Включение, выключение камеры, параметры съемки, перекачка изображений из камеры в компьютер осуществляется стандартной программой Remote Capture, входящей в комплект программного обеспечения для камер фирмы Canon.
5) Кроме этой стандарной программы, необходимо приобрести дополнительно программу Auto Recorder. Эта программа позволяет запрограммировать нажатие необходимой комбинации кнопок (или последовательные движения мышкой) для запуска Remote Capture и установки необходимых параметров съемки. Обе эти программы должны быть установлены в «Расписание» Windows XP таким образом чтобы, каждую ночь (с 25 мая по 15 августа) в 22:59 запускается программа Remote Capture, а в 23:00 запускается программа Auto Recorder, которая в свою очередь нажимает автоматически необходимую последовательность кнопок в Remote Capture для установки необходимых параметров съемки. В 04:00 происходит остановка съемки, выгружается программа Remote Capture, а в 04:01 выгружается программа Auto Recorder.
Параметры съемки (через программу Remote Capture):
1) Установить камеру в режим покадровой съемки «Intervalometer» (Interval Timer Shooting) со значением Interval=5 минут, то есть каждый кадр будет выполнятся автоматически через 5 минут. Число кадров для съемки (Total number of Frames) должно равняться 60 (5 часов съемки с кадром через 5 минут= 5x12 кадров=60 кадров).
2) Установить камеру в режим съемки с приоритетом по выдержке (Shooting modes adjustment→Shutter Speed Priority AE) со значением 6 секунд, то есть устанавливается фиксированная выдержка в 6 секунд, но значение диафрагмы будет регулироваться камерой автоматически в зависимости от меняющейся освещенности в течение ночи.
3) Выключить автофокусировку камеры (Angle adjustment→AF lock). Это необходимо сделать для того чтобы избежать случайной расфокусировки изображения, так как в ночное время, при слабой освещенности, автофокусировка камеры работает очень плохо, случайным образом.
4) Необходимо установить качество изображений со значением «Superfine». Если жесткий диск небольшой (10 гб и меньше), то следует установить средний (Medium1/Superfine) или малый (Medium2/Superfine) размер изображения. При большом объеме жесткого диска можно установить больший размер изображения (Large/Superfine)
5) Необходимо установить часы в цифровой камере (Camera©→Camera Settings) и в комьютере с максимально возможной точностью, отклонение от сигналов точного времени не должно превышать 1 минуту.
6) Полученные изображения сохраняются только на жесткий диск компьютера, но не в флэш-карту камеры (File→Preferences→Save Images on Computer only). Иначе на вторую ночь съемки на флэш-карте не останется места и программа прекратит работу.
Организация работы во время и после окончания сезона наблюдений СО
Если есть возможность подключения компьютера к Интернету, то имеет смысл отправлять краткие сообщения о появлении серебристых облаков непосредственно в ночь появления СО на центральный сайт www.tunguska.ru , с целью оповещения остальных наблюдателей участвующих в программе наблюдений. В информационном сообщении следует указать дату и время появления и исчезновения СО, из какого пункта проводится наблюдение, яркость СО, морфологические формы СО, и обязательно погодные условия (ясное небо; полуясное небо; небо почти затянуто тропосферными облаками и серебристые облака наблюдаются только в просветах между тропосферными).
После окончания сезона наблюдений (после 15 августа) следует внимательно просмотреть все полученные фотографии и составить отчет о наблюдениях для каждой ночи в виде таблицы. При этом действительно важно дать сведения о наблюдениях за КАЖДУЮ ночь. Если даже не было появления СО, то следует указать погодные уловия в данную ночь (ясно, полуясно, облачно). Как появления СО, так и их отсутствие, а также погодные условия – все это очень важно для дальнейшего статистического анализа.
Наблюдатель: Иванов И.И., Место наблюдения: Суздаль (координаты) Год Месяц Ночь Время начала наблюдения Время конца наблюдения Время начала появления СО Время исчезновения СО Максимальная яркость СО за ночь Суммарная яркость СО за ночь Морфологические формы Погодные условия Примечания
Ваши наблюдения представляют огромный интерес для научных исследований! Мы будем Вам очень благодарны за любые предоставленные материалы.
Если вы владеете основами статистической обработки наблюдений и проявите желание заняться анализом наблюдений, вы также сможете участвовать в этом деле.
Авторы: Петр Далин pdalin@iki.rssi.ru
Николай Перцев pertsev@mirea.ru
Общий координатор программы -В.А.Ромейко tungrom@mail.ru
Оригинал опубликован на форуме сайта www.tunguska.ru