Леденцы в облаках: ученые обнаружили в небе кристаллы необычной формы
Облака полны ледяных леденцов — звучит как легкомысленная фантазия жарким летом, но на самом деле это реально существующее явление. Ученые обнаружили необычные кристаллы в форме леденцов после изучения более 5 миллионов фотографий, сделанных во время полета сквозь крупную облачную систему на северо-западе Англии в 2009 году. Исследователи использовали лазерные лучи, чтобы фотографировать кристаллы льда разной формы и понять, как именно лед образуется в воздухе, при температуре выше -30оС.
Форма кристаллов может многое рассказать об осадках, о цикле формирования облаков, об их отражательной способности — все это влияет на погоду и климат в целом. В результате, на фотографиях ученые увидели кристаллы необычной формы, с круглым «леденцом» на тонкой длинной «ножке». «Естественные процессы могут создавать объекты потрясающей красоты», — сказал Джонатан Кросьер, старший научный сотрудник, изучающий облака в Манчестерском университете и один из ученых, принявших участие в работе. «Мы сразу начали задавать себе вопросы о том, как они формируются». Результаты своего исследования ученые описали в статье, опубликованной на днях в Geophysical Research Letters, журнале Американского географического союза.
Согласно Кросьеру, хоть кристаллы похожей формы и наблюдались в ходе предыдущих исследований, это был первый раз, когда команда увидела их в таком большом количестве. Понимание того, как они формируются, даст новые знания о механизмах формирования и развития облаков. Джонатан поясняет, что в любом облаке со смешанной фазой (облако, содержащее смесь воды с сверхохлажденной водой и льдом в непосредственной близости друг от друга) существует очень тонкий баланс между жидкостью и ледяным компонентом. «Если льда будет слишком много, то обледенение быстро затронет всю жидкую воду, что приведет к осаждению и рассеиванию облака. Слишком мало льда, и лед буквально выпадет из структуры, оставив в небе сверхохлажденное жидкое облако с высокой отражающей способностью, которое может сохраняться в течение длительного времени и почти не образует осадков».
Кросьер говорит, что ледяной «леденец» — это недавно идентифицированная ледяная частица, которая может изменить баланс между жидкой водой и льдом в облаках смешанной фазы. Она может оказывать значительное влияние на продолжительность жизни облака и образование осадков. Ученые полагают, что процесс формирования «леденца» начинается, когда кристаллы льда образуют вершину облачной системы. После этого в облаке дует теплых поток воздуха, несущий сверхохлажденные, но все же жидкие капли воды. Они сталкиваются с кристаллами льда и мгновенно замерзают в форме крошечных иголок. Иногда эти крошечные иголки отламываются и падают сквозь облако, по пути ударяясь о крупные капли. Те приливают к вершине иглы — и так получается «леденец».
Сами по себе эти кристаллы имеют длину от 0,25 до 1,5 мм. Они падают на землю со скоростью порядка 3,6 км/час. «Поскольку мы обнаружили их на высоте в 4 км, для достижения поверхности им потребуется чуть больше часа, если в процессе падения кристаллы останутся неизменными. Но когда температура воздуха повышается, то кристалл плавится и превращается в воду. Даже в том случае, когда температура атмосферы ниже 0оС на всех слоях, ледяные леденцы могут деформироваться из-за других процессов, происходящих в облаках.
Новое открытие поразило ученых. Они планируют продолжить изучение кристаллов, чтобы узнать больше об их происхождении. «Формирование кристаллов в форме леденцов окутано тайной», говорит Кросьер, но исследователи обязательно разгадают ее.