Főoldal / Albumok / Brainman magazin /

Gyöngyházfényű színkoktél

I. típusú poláris sztratoszférikus felhők (NASA Ozone Watch).jpg Gyógyteák meghűlés ellenBélyegképekGyöngyvesszők nemzetsége


Gyöngyházfényű színkoktél



Fotón: I. típusú poláris sztratoszférikus felhők



A téli égbolt szürke, meglehetősen egyhangú képét olykor szokatlan színű és formájú felhők bontják meg a sarkvidékek közelében. Megfigyelésük elsősorban Skandinávia, Izland, Grönland és Kanada térségében, vagy az Antarktiszon adódhat lehetőség, de néhány kivételes esetben már Írországban vagy másutt is észleltek ilyen felhőket. Kialakulásuk kizárólag a téli évszakban lehetséges, így az északi féltekén decembertől februárig, a délin pedig június közepétől október közepéig figyelhetők meg.



Szalagokká szakított szivárványok



Legkorábbi megjelenésük időpontja ismeretlen, az eddig előkerült legrégebbi források a XX. század elejéről maradtak fenn. Ezen opálfényű felhők 1903. augusztus 17-i feltűnéséről tanúskodik például Edward Adrian Wilson antarktiszi tájat ábrázoló festménye is. A Déli-sarkot is megjárt felfedező naplójában ahhoz hasonlította a megfigyelt színeket, mint amik egy tucat élénk szivárvány fodrozódó szalagokká és foltokká szétszakításakor keletkezhetnének. Valószínűleg ezt a jelenséget festette le 1901-ben Aksel Jörgensen dán festő is. A ritka tüneményt kezdetben nem övezte különösebb tudományos érdeklődés. Az is csak jóval később, egy XX. század közepén végzett mérés során vált bizonyossá, hogy a gyöngyházfényű felhők a sztratoszféra alsó részén, 20–25 km magasan alakulnak ki, és igen apró (mikrométeres méretű) víz-jégkristályokból állnak. Ahhoz, hogy a sztratoszférában jelen lévő rendkívül kevés (5 ppm) vízből az ott uralkodó körülmények között jégkristályok jöhessenek létre, a levegőnek körülbelül -­85 °C-ra kell lehűlnie. Ez az alacsony hőmérséklet ebben a magasságban csak a sarkvidéki tél második felében jellemző, ami megmagyarázza, hogy a jelenség miért csak a téli időszakban látható. A színkoktél háttere egyébként szintén a vízzel kapcsolatos: a Nap fehér fénye a felhő milliónyi apró jégkristályán keresztül elhajlik és színeire bomlik.



Savak a magasban



A későbbi műholdas mérések ezután meglepetést okoztak: poláris sztratoszférikus felhőket találtak ugyanis olyan sarkvidéki területek felett is, ahol a hőmérséklet a víz-jégkristályok kialakulásához szükségesnél magasabb, -­81 °C és ­-76 °C közötti volt. A részletes vizsgálatok kimutatták, hogy ezeket az újonnan felfedezett felhőket valójában nem víz, hanem salétromsav-trihidrát (HNO3·3H2O) alkotja. Az új eredmények után tehát szükségessé vált a típusok rendszerezése, amit az összetétel és a kialakulási hőmérséklet alapján az alábbiak szerint tettek meg:



 I. típus: Halvány, fehér vagy szürkés színű, sávos szerkezetű felhők. Kialakulási hőmérséklete: ­-81 °C és ­-76 °C között van.



 – Ia típus: salétromsav-trihidrát (HNO3·3H2O) alkotja.



 – Ib típus: gömb alakú salétromsav- (HNO3) és kénsav- (H2SO4) cseppek alkotják.



 – Ic típus: szabálytalan alakú, nem egyensúlyi szerkezetű salétromsav-víz cseppek alkotják.



 II. típus: Alakjuk olykor lencsefelhőhöz, máskor szélben fodrozódó vízfelszínhez hasonlítható, ám igazán egyedivé ragyogó gyöngyházfényük és festői színviláguk teszik őket. Kialakulási hőmérséklete: ­85 °C és ­83 °C között van, és víz-jégkristályok (H2O) alkotják.



 Amikor a hőmérsékleti viszonyok a fentieknek megfelelően alakulnak, akkor az I. és II. típusú felhők folyamatosan jelen lehetnek a sztratoszférában, azonban a Nap erős fénye miatt napközben nem (vagy alig) észlelhetőek. Az Antarktiszon például a beszámolók szerint a szezon egészében sejthető egy vékony sárgás fátyol az égbolton, ami azonban külső ismertetőjegyei alapján elsőre könnyen összetéveszthető a párával vagy a magasszintű felhőkkel. A vízszintes szálak és ovális foltok részletes szerkezete általában akkor válik láthatóvá, amikor a Nap hajnalban vagy alkonyatkor már a horizont közelében jár: ilyenkor az I. típus ezüstösen derengő, füstszínű sávos szerkezetet mutat, a II. típus hullámai és foltjai pedig élénk színekben pompáznak.





Fotón: Brit gyöngyházfényű felhők 2016. február 1-jén (Les Cowley felvétele, http://atoptics.co.uk).II. típus, kiterjedése: 3,52 millió km2, a sztratoszféra minimumhőmérséklete: -89,3 °C, ózonszint minimuma: 173 DU (NASA Ozone Watch).



Észlelésükre szürkület idején nyílik a legjobb lehetőség, amikor a Nap ­1° és ­6° között jár a horizont alatt. Ilyenkor ugyanis a légkör alacsonyabb részei már árnyékban vannak, a sztratoszférát azonban még kellő fény éri. Természetesen megpillantásukhoz derült égbolt szükséges, hiszen ha a légkör alacsonyabb részében „hagyományos” felhők borítják az eget, akkor azok eltakarják a megfigyelő elől a sztratoszféra különös látványosságait. Ha az időjárási körülmények mégsem kedveznek, akkor a szürkületi időszak abban is segítségünkre lehet, hogy az ilyenkor alulról megvilágított sztratoszférikus felhőket el tudjuk különíteni a már sötét „hagyományos” felhőktől.



Ózonkutatók



A poláris sztratoszférikus felhők levegőkémiában és klimatológiában betöltött szerepét eleinte teljesen jelentéktelennek tartották, a légkörben zajló kémiai reakciók feltárása ugyanakkor egyre nagyobb hangsúlyt kapott. Az 1920-as években megkezdődött a sztratoszférikus ózon szintjének Dobson-egységben (DU) történő rendszeres mérése, valamint az ózonkeletkezést és -bomlást leíró folyamatokat is feltárták. Az egyre pontosabb vizsgálatok világossá tették, hogy a sztratoszférikus ózon kivonásában a troposzférából származó nitrogén-monoxid (NO) is részt vesz, amely a talajból a levegőbe kerülő dinitrogén-oxid (N2O) bomlásából származik. Felvetődött az az elképzelés is, hogy a műtrágyázás és a szuperszonikus gépek NO-kibocsátása révén az emberi tevékenység szintén szerepet játszhat az ózon bontásában, ám a modellszámítások nem jeleztek jelentős hatást.



 Mindeközben az 1930-as évek elejétől kezdve egyre többet gyártottak és használtak az elsőként Thomas Midgley amerikai mérnök által előállított freonokból (azaz a különböző halogénezett szénhidrogénekből). Ezek az olcsón előállítható vegyületek kémiailag teljesen inertek és nem tűzveszélyesek, így különböző típusaikat palackok vivőanyagaként és hűtőgépek hűtőfolyadékaként kiválóan lehetett alkalmazni. A freonok légköri koncentrációjának követésére azonban sokáig nem álltak rendelkezésre megfelelő módszerek, míg aztán az első mérések váratlan eredményt nem hoztak: a légkörbe bocsátott freon mennyiségének mintegy fele eltűnt a levegőből. Az elvégzett laboratóriumi kísérletek kimutatták, hogy a freonok hová tűnnek: sztratoszférikus feltételek mellett az UV-sugárzás hatására elbomlanak, majd Cl-gyököt hoznak létre, ami az ózonnal reakcióba lépve gyorsan bontja azt. A freonok hatása (és a poláris sztratoszférikus felhők jelentősége) akkor vált teljesen bizonyossá, amikor az Antarktiszon 1984-től végzett felszíni, majd a későbbi műholdas mérések is az ózon koncentrációjának drasztikus (a szokásos 350 DU helyett 100 DU alá) csökkenését mutatták ki a helyi tavaszi időszakban. Ózonlyuknak ezek után azt a térséget nevezték, ahol az ózon koncentrációja kisebb, mint 220 DU. Mindezek miatt Thomas Midgley később a freon (és az ólmozott benzin) felfedezése kapcsán utólag „kiérdemelte” a minden idők egyik legrosszabb felfedezője címet, hiszen egy emberként olyan nagymértékű hatást gyakorolt a légkörre, mint soha a Föld története során egy másik élő szervezet sem.



Gordiuszi csomó



A bomlás folyamatában az ózont fogyasztó anyagok, például Cl és NO állandóan újratermelődnek. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy az ózon teljesen elfogyna, ha ezeket a gyököket valamilyen más kémiai reakció nem vonná ki végleg a körforgásból. A kivonás egyik lehetősége, hogy a klór-monoxid gyök (ClO) reagál a nitrogén-dioxiddal (NO2), amelynek során klór-nitrát (ClONO2) jön létre, egy másik reakcióban pedig a troposzférából származó metán (CH4) a klórral (Cl) reakcióba lépve eredményezi sósav (HCl) kialakulását. A reakciókban keletkező klór-nitrát (ClONO2) és sósav (HCl) olyan „tározó” vegyületek, amik már hatástalanok az ózonmolekulákra. A téli időszakban az Antarktisz térségében olyan körkörös légörvény keletkezik, ami megakadályozza, hogy a sarki levegő az alacsonyabb szélességi körök menti, légkörzésen kívüli levegővel keveredhessen. A hosszú sarki sötétség idején fokozatosan hűlő légkör hőmérséklete júniusra körülbelül -­80 °C-ra csökken, ami a fennálló légköri viszonyok között már lehetővé teszi a poláris sztratoszférikus felhők kialakulását. Az Északi-sark környezetében a hőmérséklet csak igen ritkán csökken le ilyen mértékben és időtartamra, így ott jóval kevesebb felhő jöhet létre. Jégkristályaik felületén aztán a két fenti tározó vegyület (ClONO2 és HCl) reakcióba lép egymással, melynek köszönhetően a sötétben szilárd salétromsav (HNO3) és gáznemű klór (Cl2) jön létre. Az ózon bomlása akkor kezdődik újra, amikor tavasszal a Nap sütni kezdi a levegőt, és a napfény hatására a klór Cl-gyökökké bomlik szét. Ilyenkor azonban a hőmérséklet is emelkedni kezd, és ezzel egy időben a sztratoszféra felhői is fokozatosan feloszlanak. A különös felhők ózonréteg elvékonyodásában betöltött szerepe tehát lényegében az, hogy a tározó vegyületek jelenlétük miatt alakulnak vissza aktív gyökökké.



Nem mind arany, ami fénylik



Az avatatlan szemek a II. típusba tartozó gyöngyházfényű felhőket rendszeresen összetévesztik más légköroptikai jelenségekkel. A hazánkban is gyakori látványnak számító színjátszó felhők például a színek sokféleségét tekintve valóban lehetnek hasonlóak, ám ezek az egyenletes eloszlású és méretű vízcseppekből álló (troposzférában lévő) felhők jelenlétében alakulnak ki, amikor a fény elhajlást szenved. Megjelenésük tehát nem csak a téli szürkületek idején, hanem bármely napszakban és évszakban lehetséges. A színjátszó felhők emellett csak a Nap vagy a Hold látszólagos közelségében színesek, míg a sztratoszférikus felhők színvilága az égbolt Naptól távol eső részében is lenyűgöző.



 Az alkalmanként szintén tévedésre okot adó éjszakai világító felhők hasonlóképpen akkor észlelhetők, ha a Nap a látóhatár alatt (­6° és ­16° között) járva alulról megvilágítja azokat, ám a víz-jégkristályokról visszaverődő napfény jellegzetes kék színe egyértelmű elkülönítésre ad lehetőséget. Az éjszakai világító felhők ráadásul csak nyáron (hazánkból júniusban és júliusban) tűnhetnek fel, így a két jelenség időben is kizárja egymást. A nagyobb vulkánkitöréseket követően látható látványos színvilágú (arany, narancssárga, vörös és lila színben pompázó) napkelték és naplementék szintén mutathatnak hasonlóságot az I. típusú poláris sztratoszférikus felhőkkel. Ilyenkor azok a világos hullámzó szálak vezethetik félre a megfigyelőt, amik tulajdonképpen maguk a sztratoszférában sávokba rétegződött vulkáni aeroszolok. A két jelenség elkülönítésére az adott időszakban bekövetkező esetleges vulkánkitörés aeroszolfelhőjének mozgását és az észlelés helyéhez viszonyított aktuális helyzetét kell ellenőrizni. (Forrás: FARKAS ALEXANDRA, www.eletestudomany.hu)



 


Szerző
Fotó: NASA Ozone Watch
Képméret
581*294
Fájlméret
44 Kbájt
Átlagos pontszám
még nincs értékelve
Értékelje a képet

0 hozzászólás