Вообще исключительная роль волновых движений в атмосфере не вызывает сомнений. Но в ее нижнем, тропосферном, слое не все волны можно обнаружить визуально. Тропосферные облака сравнительно низкие, поэтому даже в верхнем ярусе практически невозможно наблюдать волны длиной в несколько сотен километров, хотя известно, что они там есть. Серебристые облака позволяют одновременно и на больших площадях наблюдать волны большой длины-от сотен метров до сотен километров. К тому же облака эти прозрачны и в них хорошо различаются все виды волн, на каком бы уровне облачного слоя они ни возникали.
Структура и движение серебристых облаков-это яркая наглядная иллюстрация разномасштабных волновых процессов в мезосфере и мезопаузе.
Мезопауза, пожалуй, самая сложная по протекающим там процессам область верхней атмосферы. Здесь самая низкая температура, здесь расположена зона наиболее частого появления полярных сияний и так называемый Д-слой ионосферы с самой низкой ионизацией. Наконец, это своеобразный мост, соединяющий земную атмосферу с космосом, и здесь интенсивно "работают" химические реакции - частицы в мезопаузе постоянно подвергаются ударам космических "пришельцев". И серебристые облака дают в руки ученым первичный материал, информацию о тех или иных характеристиках всех этих процессов и явлений.
"Пастельные белила цинковые на черном фоне..."
"...Что меня поразило при наблюдении серебристых облаков, кроме того, что они не только восхищают, но и притягивают наблюдателя своей необычной картиной.
Меня поразило: 1. Их блеск (матовый, но очень сильный, я назвал его "перламутровый"); 2. Их протяженность (мы наблюдали их над Камчаткой, а на следующем витке - от Урала до Камчатки. А затем мы их наблюдали над Канадой в эти же сутки); 3. Их тонкая структура лазурная... Эта структура похожа на блеск перьев лебедя, когда серебристые облака наблюдаются в фасад".
И дальше: "...Они вращаются? Вместе с атмосферой Земли со значительно меньшей скоростью, то есть при наблюдении с Земли они должны довольно быстро перемещаться в направлении, противоположном вращению Земли. Они распространяются по всему широтному поясу. Серебристые облака заслуживают самого пристального внимания".
Это, прямо скажем, очень эмоциональное описание серебристых облаков взято из бортжурнала космонавта-исследователя В. Севастьянова, который вместе с П. Климуком в 1975 году совершил длительный - в то время рекордный - 63-суточный полет на борту орбитальной научной станции "Салют4". Условия для наблюдения серебристых облаков на станции "Салют-4" оказались самыми благоприятными, потому что время полета станции совпало с периодом максимально частого появления серебристых облаков над Северным полушарием Земли, особенно богато ими было лето 1975 года.
Изучать серебристые облака из космоса, бесспорно, легче, чем с Земли.
Свет их не поглощается нижними слоями атмосферы (облака выше этих слоев), озоном и водяным паром, поэтому в космосе можно регистрировать их ультрафиолетовый и инфракрасный спектр. Их можно фотографировать в глобальном масштабе и, наконец, наблюдать визуально. Визуальные наблюдения особенно ценны: ведь человеческий глаз - наиболее совершенный оптический инструмент, близкий по чувствительности к идеальному прибору.
К тому же через иллюминатор корабля космонавт может не просто наблюдать небесную экзотику, но внимательно рассмотреть увиденное, выделить главный, наиболее интересный объект, сделать его зарисовки и описания.
По записям П. Климука и В. Севастьянова удалось зафиксировать пространственное расположение полей серебристых облаков. Их размеры превзошли все ожидания. Например, в ночь с 3-го на 4 июля 1975 года они были видны непрерывно целых девять витков полета, они образовывали сплошную полосу над средними широтами Атлантики, Западной Европы, всей территории СССР и акватории Тихого океана до берегов Америки. О том, что серебристые облака на каких-то широтах могут покрывать половину и даже большую часть земного шара, высказывались предположения и раньше, на основе наблюдений с Земли, но это были только предположения. С одной лемной станции можно увидеть и сфотографировать лишь крохотный (в глобальных, конечно, масштабах) участок серебристых облаков, да и то лишь при подходящих метеорологических условиях, а число таких станций недостаточно, чтобы можно было составить из подобных крохотных кусочков целостную, связную картину.
При анализе описаний и рисунков, сделанных в космосе, обнаружилось одно интересное свойство пространственной структуры серебристых облаков, которое, впрочем, тоже предсказывали традиционные наблюдения.
Иногда это были сложные объемные образования, располагавшиеся как бы в два или три "этажа". Вот запись в бортжурнале, сделанная В. Севастьяновым: "...наблюдали три яруса серебристых облаков... Цвет: белые пастельные белила цинковые на черном фоне..."
Здесь есть и неоценимая научная информация. Многоярусные облака говорят о сложной структуре мезопаузы;
это уже не однородная среда, она состоит по меньшей мере из двух слоев, разделенных промежуточной переходной областью. Когда в обоих слоях (в некоторых случаях даже в трех) температура становится достаточно низкой для облакообразования, поле серебристых облаков и предстает "двухили "трехэтажным".
Летом 1975 года с "Салюта-4" впервые была выполнена обширная программа спектрометрических и радиометрических исследований серебристых облаков в широком диапазоне.
Удалось определить спектральную яркость, оптическую толщину облаков, размеры частиц. Оказалось, что серебристые облака - целый ансамбль частиц, и размеры "участников" ансамбля изменяются в широких пределах - от сотых долей до целого микрометра.
Изучение серебристых облаков над Южным полушарием Земли, где до сих пор проводилось мало таких наблюдений, стало задачей экипажа советской орбитальной космической станции "Салют-6". Космонавты Ю. Романенко и Г. Гречко с конца декабря 1977 года до начала февраля 1978 года (в Южном полушарии - лето) выполняли визуальные наблюдения и фотографическую съемку серебристых облаков. Они зарегистрировали неожиданно много появлений серебристых облаков - удалось сделать сорок черно-белых и пять прекрасных цветных фотографий.
Иногда облака наблюдались на протяжении семи-восьми витков полета, создавая впечатление сплошной кольцевой светящейся полосы, охватывающей больше половины земного шара. И полоса эта шире, чем в Северном полушарии. Облака как будто бы выходят за пределы "разрешенной" для них области.
Во время экспериментов на "Салюте-6" с советской антарктической станции "Молодежная" запускались метеорологические ракеты, измерявшие температуру и характеристики ветра в верхней атмосфере. Анализ температурных зондировании показал четкую связь изменений температуры с появлением серебристых облаков. Понижалась температура в мезопаузе (при вторжении чрезвычайно холодного воздуха из более высоких слоев)- облака появлялись и регистрировались экипажем "Салюта-6"; наступало потепление мезопаузы - они исчезали. Не лучшее ли это доказательство конденсационной гипотезы их природы?
В Институте астрофизики и физики атмосферы АН ЭССР космические фотографии серебристых облаков подвергли фотометрическому анализу, который сделали О. Авасте и Ч. Виллманн при участии космонавтов Г. Гречко и Ю. Романенко. Фотометрия облаков показала волновой характер облачного поля со средними (20-100 километров), длинными (100-280 километров)
и короткими, в несколько километров, волнами. Яркость облаков вблизи азимута Солнца оказалась вдвое выше, чем это следовало из теоретической модели рассеяния света частицами, построенной Ч. Виллманном. Это может говорить о том, что в поле серебристых облаков присутствуют более крупные частицы - размером около десятых долей микрометра.
Космические пейзажи, открывающиеся космонавтам через иллюминатор корабля, весьма необычны. Яркие немигающие звезды на черном, как бархат, небе, косматое Солнце, живописные рассветы и закаты, полярные сияния - все это пока видели лишь около сотни землян. И неудивительно, что Гречко и Романенко увлеченно занимались не только наблюдениями серебристых облаков, но и изучали атмосферу при восходах и заходах Солнца, полярные сияния. Исключительно мощное сияние космонавты наблюдали 15 февраля 1978 года при полете над Северной Америкой. "Тысячи прожекторов выстроились в такие извилистые линии над Америкой и били вверх...