Nuvem noctilucente - Noctilucent cloud

Nuvens noctilucentes
Helkivad ööpilved Kuresoo kohal.jpg
Nuvens noctilucentes sobre o pântano de Kuresoo ,
Viljandimaa , Estônia
Abreviação NLC / PMC
Altitude 76.000 a 85.000 m
(250.000 a 280.000 pés)
Classificação Outro
Nuvem de precipitação ? Não

Nuvens noctilucentes , ou nuvens noturnas brilhantes , são fenômenos semelhantes a nuvens tênues na atmosfera superior da Terra . Eles consistem em cristais de gelo e são visíveis apenas durante o crepúsculo astronômico . Noctilucent significa aproximadamente "noite brilhando" em latim . Eles são mais frequentemente observados durante os meses de verão em latitudes entre ± 50 ° e ± 70 °. Muito fracos para serem vistos à luz do dia , eles são visíveis apenas quando o observador e as camadas inferiores da atmosfera estão na sombra da Terra , mas enquanto essas nuvens muito altas ainda estão sob a luz do sol . Estudos recentes sugerem que o aumento das emissões atmosféricas de metano produz vapor de água adicional, uma vez que as moléculas de metano atingem a mesosfera - criando ou reforçando as nuvens noctilucentes existentes.

Eles são as nuvens mais altas da atmosfera da Terra, localizadas na mesosfera em altitudes de cerca de 76 a 85 km (249.000 a 279.000 pés).

Em geral

Nuvens noctilucentes sobre Uppsala , Suécia
Nuvens noctilucentes sobre Varbla , Estônia
Nuvens noctilucentes sobre Laboe , Alemanha

Nenhum registro confirmado de sua observação existe antes de 1885, embora possam ter sido observados algumas décadas antes por Thomas Romney Robinson em Armagh . As dúvidas agora cercar registros fora de época de Robinson, seguindo observações, a partir de vários pontos em torno de altas latitudes do norte, de NLC-like fenômenos seguintes a Chelyabinsk super- bólido entrada em Fevereiro de 2013 (fora da época NLC) que eram na verdade reflexos de poeira estratosféricos visível após o por do sol.

Formação

Nuvens noctilucentes são compostas por minúsculos cristais de gelo de água de até 100  nm de diâmetro e existem a uma altura de cerca de 76 a 85 km (249.000 a 279.000 pés), mais alta do que qualquer outra nuvem na atmosfera da Terra. As nuvens na atmosfera inferior da Terra se formam quando a água se acumula nas partículas, mas as nuvens mesosféricas podem se formar diretamente do vapor d'água, além de se formarem nas partículas de poeira.

Nuvens noctilucentes durante o amanhecer ártico vistas de grandes altitudes

Dados da Aeronomia do Gelo no satélite da Mesosfera sugerem que as nuvens noctilucentes requerem vapor de água, poeira e temperaturas muito frias para se formar. As fontes de poeira e vapor d'água na alta atmosfera não são conhecidas com certeza. Acredita-se que a poeira venha de micrometeoros , embora partículas de vulcões e poeira da troposfera também sejam possíveis . A umidade poderia ser elevada por meio de brechas na tropopausa , bem como se formar a partir da reação do metano com os radicais hidroxila na estratosfera .

O escapamento dos ônibus espaciais , em uso entre 1981 e 2011, que era quase inteiramente vapor d'água após o desprendimento do Solid Rocket Booster a uma altura de cerca de 46 km, foi encontrado para gerar nuvens individuais minúsculas. Cerca de metade do vapor foi liberado na termosfera , geralmente em altitudes de 103 a 114 km (338.000 a 374.000 pés). Em agosto de 2014, um SpaceX Falcon 9 também causou nuvens noctilucentes sobre Orlando, Flórida, após um lançamento.

O escapamento pode ser transportado para a região ártica em pouco mais de um dia, embora o mecanismo exato dessa transferência de altíssima velocidade seja desconhecido. Conforme a água migra para o norte, ela cai da termosfera para a mesosfera mais fria, que ocupa a região da atmosfera logo abaixo. Embora esse mecanismo seja a causa de nuvens noctilucentes individuais, não se acredita que seja um contribuidor importante para o fenômeno como um todo.

Como a mesosfera contém muito pouca umidade, aproximadamente um centésimo milionésimo do ar do Saara , e é extremamente fina, os cristais de gelo só podem se formar em temperaturas abaixo de cerca de -120 ° C (-184 ° F). Isso significa que as nuvens noctilucentes se formam predominantemente durante o verão quando, contra-intuitivamente, a mesosfera é mais fria como resultado de ventos verticais que variam sazonalmente, levando a condições frias de verão na mesosfera superior (ressurgência e resfriamento adiabático) e aquecimento no inverno (ressurgência e aquecimento adiabático) . Portanto, eles não podem ser observados (mesmo se estiverem presentes) dentro dos círculos polares porque o Sol nunca está baixo o suficiente sob o horizonte nesta estação nessas latitudes. Nuvens noctilucentes se formam principalmente perto das regiões polares, porque a mesosfera é mais fria lá. As nuvens no hemisfério sul são cerca de 1 km (3.300 pés) mais altas do que as do hemisfério norte.

A radiação ultravioleta do Sol quebra as moléculas de água, reduzindo a quantidade de água disponível para formar nuvens noctilucentes. A radiação é conhecida por variar ciclicamente com o ciclo solar e os satélites têm monitorado a diminuição do brilho das nuvens com o aumento da radiação ultravioleta nos últimos dois ciclos solares. Foi descoberto que as mudanças nas nuvens seguem as mudanças na intensidade dos raios ultravioleta por cerca de um ano, mas a razão para esse longo atraso ainda não é conhecida.

Nuvens noctilucentes são conhecidas por exibir alta refletividade de radar , em uma faixa de frequência de 50  MHz a 1,3 GHz. Esse comportamento não é bem compreendido, mas uma possível explicação é que os grãos de gelo ficam revestidos com uma fina película de metal composta de sódio e ferro , o que torna a nuvem muito mais refletiva ao radar, embora essa explicação continue controversa. Os átomos de sódio e ferro são retirados dos micrometeores que chegam e se acomodam em uma camada logo acima da altitude das nuvens noctilucentes, e as medições mostraram que esses elementos são severamente esgotados quando as nuvens estão presentes. Outros experimentos demonstraram que, nas temperaturas extremamente baixas de uma nuvem noctilucente, o vapor de sódio pode ser rapidamente depositado na superfície do gelo.

Descoberta e investigação

Nuvens noctilucentes na Buriácia, Rússia

Sabe-se que nuvens noctilucentes foram observadas pela primeira vez em 1885, dois anos após a erupção do Krakatoa em 1883 . Ainda não está claro se sua aparência teve algo a ver com a erupção vulcânica ou se sua descoberta foi devido a mais pessoas observando o pôr do sol espetacular causado pelos detritos vulcânicos na atmosfera. Estudos têm demonstrado que as nuvens noctilucentes não são causadas apenas por atividade vulcânica, embora poeira e vapor d'água possam ser injetados na alta atmosfera por erupções e contribuir para sua formação. Os cientistas da época presumiram que as nuvens eram outra manifestação de cinzas vulcânicas, mas depois que as cinzas se acomodaram na atmosfera, as nuvens noctilucentes persistiram. Finalmente, a teoria de que as nuvens eram compostas de poeira vulcânica foi refutada por Malzev em 1926. Nos anos que se seguiram à sua descoberta, as nuvens foram estudadas extensivamente por Otto Jesse da Alemanha , que foi o primeiro a fotografá-las, em 1887, e parece ter sido quem cunhou o termo "nuvem noctilucente". Suas notas fornecem evidências de que as nuvens noctilucentes apareceram pela primeira vez em 1885. Ele vinha fazendo observações detalhadas dos pores do sol incomuns causados ​​pela erupção do Krakatoa no ano anterior e acreditava firmemente que, se as nuvens estivessem visíveis então, ele sem dúvida as teria notado. Observações fotográficas sistemáticas das nuvens foram organizadas em 1887 por Jesse, Foerster e Stolze e, depois daquele ano, observações contínuas foram realizadas no Observatório de Berlim . Durante esta pesquisa, a altura das nuvens foi determinada pela primeira vez, por meio de triangulação . Esse projeto foi interrompido em 1896.

Nas décadas após a morte de Otto Jesse em 1901, houve poucos novos insights sobre a natureza das nuvens noctilucentes. A conjectura de Wegener , de que eles eram compostos de gelo de água, mais tarde se mostrou correta. O estudo foi limitado a observações baseadas no solo e os cientistas tinham muito pouco conhecimento da mesosfera até a década de 1960, quando começaram as medições diretas dos foguetes. Estes mostraram pela primeira vez que a ocorrência das nuvens coincidiu com temperaturas muito baixas na mesosfera.

Nuvens noctilucent foram primeiro detectadas a partir do espaço por um instrumento no OGO -6 satélite em 1972. Os OGO-6 observações de uma camada de dispersão brilhante sobre as tampas polares foram identificados como extensões poleward destas nuvens. Um satélite posterior, o Solar Mesosphere Explorer , mapeou a distribuição das nuvens entre 1981 e 1986 com seu espectrômetro ultravioleta. As nuvens foram detectadas com um lidar em 1995 na Universidade do Estado de Utah , mesmo quando não eram visíveis a olho nu. A primeira confirmação física de que o gelo de água é de fato o principal componente das nuvens noctilucentes veio do instrumento HALOE no Upper Atmosphere Research Satellite em 2001.

Em 2001, o satélite sueco Odin realizou análises espectrais nas nuvens e produziu mapas globais diários que revelaram grandes padrões em sua distribuição.

O satélite AIM ( Aeronomia do Gelo na Mesosfera ) foi lançado em 25 de abril de 2007. Foi o primeiro satélite dedicado ao estudo de nuvens noctilucentes, e fez suas primeiras observações um mês depois (25 de maio). Imagens tiradas pelo satélite mostram formas nas nuvens que são semelhantes às formas nas nuvens troposféricas, sugerindo semelhanças em sua dinâmica.

No ano anterior, os cientistas com a missão Mars Express anunciaram sua descoberta de nuvens de cristal de dióxido de carbono em Marte que se estendiam por 100 km (330.000 pés) acima da superfície do planeta. Estas são as nuvens mais altas descobertas na superfície de um planeta rochoso. Como as nuvens noctilucentes na Terra, elas podem ser observadas apenas quando o Sol está abaixo do horizonte.

Pesquisa publicada na revista Geophysical Research Letters em junho de 2009 sugere que nuvens noctilucentes observadas após o evento de Tunguska de 1908 são evidências de que o impacto foi causado por um cometa.

O Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos (NRL) e o Programa de Teste Espacial do Departamento de Defesa dos Estados Unidos (STP) conduziram o Experimento de Liberação de Aerossol Carregado (CARE) em 19 de setembro de 2009, usando partículas de exaustão de um foguete de sondagem suborbital Black Brant XII lançado de Wallops Flight Facility da NASA para criar uma nuvem noctilucente artificial. A nuvem deveria ser observada durante um período de semanas ou meses por instrumentos terrestres e o instrumento Spatial Heterodyne IMager para Radicais MEsosféricos (SHIMMER) na espaçonave NRL / STP STPSat-1. A fumaça do escapamento do foguete foi observada e relatada a organizações de notícias nos Estados Unidos, de Nova Jersey a Massachusetts .

Um experimento de 2018 criou nuvens noctilucentes sobre o Alasca, permitindo medições baseadas em solo e experimentos destinados a verificar simulações de computador do fenômeno. Um foguete suborbital da NASA foi lançado em 26 de janeiro de 2018 pelo professor Richard Collins da Universidade do Alasca. Ele carregava botijões cheios de água, que foram lançados a cerca de 85 km acima da Terra. Como as nuvens que ocorrem naturalmente só aparecem no verão, este experimento foi conduzido no meio do inverno para garantir que seus resultados não fossem misturados com um evento natural.

Observação

Nuvens noctilucentes são geralmente incolores ou azuis claras, embora ocasionalmente outras cores, incluindo vermelho e verde, tenham sido observadas. A cor azul característica vem da absorção pelo ozônio no caminho da luz do sol iluminando a nuvem noctilucente. Eles podem aparecer como faixas sem características, mas freqüentemente mostram padrões distintos, como listras, ondulações em forma de onda e redemoinhos. Eles são considerados um "belo fenômeno natural". Nuvens noctilucentes podem ser confundidas com nuvens cirros , mas aparecem mais nítidas quando ampliadas. Aquelas causadas por escapamentos de foguetes tendem a apresentar cores diferentes do prata ou azul, por causa da iridescência causada pelo tamanho uniforme das gotas de água produzidas.

Nuvens noctilucentes podem ser vistas em latitudes de 50 ° a 65 °. Raramente ocorrem em latitudes mais baixas (embora tenha havido avistamentos tão ao sul quanto Paris , Utah , Itália , Turquia e Espanha ), e perto dos pólos não fica escuro o suficiente para que as nuvens se tornem visíveis. Eles ocorrem durante o verão, de meados de maio a meados de agosto no hemisfério norte e entre meados de novembro e meados de fevereiro no hemisfério sul. Eles são muito fracos e tênues, e podem ser observados apenas no crepúsculo próximo ao nascer e ao pôr-do-sol, quando as nuvens da atmosfera inferior estão na sombra, mas a nuvem noctilucente é iluminada pelo sol . Eles são melhor vistos quando o Sol está entre 6 ° e 16 ° abaixo do horizonte. Embora nuvens noctilucentes ocorram em ambos os hemisférios, elas foram observadas milhares de vezes no hemisfério norte, mas menos de 100 vezes no sul. As nuvens noctilucentes do hemisfério sul são mais fracas e ocorrem com menos frequência; além disso, o hemisfério sul tem uma população menor e menos área de terra para fazer observações.

Essas nuvens podem ser estudadas do solo, do espaço e diretamente por um foguete de sondagem . Além disso, algumas nuvens noctilucentes são feitas de cristais menores, 30 nm ou menos, que são invisíveis para os observadores no solo porque não espalham luz suficiente.

Formulários

As nuvens podem mostrar uma grande variedade de padrões e formas diferentes. Um esquema de identificação foi desenvolvido por Fogle em 1970 que classificou cinco formas diferentes. Essas classificações foram modificadas e subdivididas. Como resultado de pesquisas recentes, a Organização Meteorológica Mundial agora reconhece quatro formas principais que podem ser subdivididas. Os véus do tipo I são muito tênues e carecem de uma estrutura bem definida, algo como cirrostratus ou cirrus mal definido. As bandas do tipo II são estrias longas que frequentemente ocorrem em grupos aproximadamente paralelos, geralmente mais espaçados do que as bandas ou elementos vistos com nuvens cirrocúmulos. Ondas tipo III são arranjos de estrias curtas quase paralelas e próximas, que se assemelham principalmente a cirros. Os redemoinhos do tipo IV são anéis de nuvens parciais ou, mais raramente, completos com centros escuros.

Veja também

Notas

Referências

links externos