Silfurský á norðurhimni, séð frá Borgarnesi í ágúst 1977.

1 2

Silfurský - lýsandi ský á næturhimni

Trausti Jónsson 12.7.2007

Við lok júlímánaðar og fyrri hluta ágúst má alloft um miðnæturbil sjá bláhvítar, örþunnar skýjaslæður á himni. Fáir virðast þó veita þessu fagra náttúrufyrirbrigði athygli og er það miður. Hér fara á eftir nokkrir fróðleiksmolar um þessi sérstöku ský með von um að einhverjir lesendur fari að gefa þeim gaum og læri að meta látlausa fegurð þeirra.

Lengi var talið að þessi ský væru sjaldséð, en síðan fóru að sjást merki um þau í mælingum gervihnatta. Þá kom í ljós að þau eru mjög algeng á ákveðnum svæðum að sumarlagi. Nú mjög nýlega var farið að mæla skýin með sérstöku tæki í gervihnetti og var fjallað um þann leiðangur í fréttum fyrir skömmu. Mælileiðangurinn heitir AIM eða Aeronomy of ice in the Mesosphere = Háloftaeðlisfræði íss í miðhvolfinu. Þess má geta að enskt heiti silfurskýja er „noctilucent clouds“.

Lagskipting gufuhvolfsins

Lofthjúpnum er gjarnan skipt niður í nokkur lög eða hvolf. Venjuleg ský og úrkoma eru einkum bundin veðrahvolfinu sem nær upp í 7-17 km hæð, hæst yfir miðbaug, lægst á heimskautasvæðunum.

Hiti fellur venjulega jafnt og þétt með hæð í veðrahvolfinu og oftast er frost á bilinu 55 til 70 stig efst í því, en þar hættir hiti að falla. Nefnast þar veðrahvörf og ofan þeirra tekur heiðhvolf við og nær upp í um 50 km hæð. Hiti í heiðhvolfinu breytist lítið með hæð neðan til, en fer síðan hækkandi að heiðhvörfum. Ósonlagið margfræga er í heiðhvolfinu sem nær upp í um 50 km hæð.

Ofan við heiðhvolfið er svokallað miðhvolf. Þar fellur hiti aftur og í 70 km hæð er aftur um 50 stiga frost á vetrum og verður annað hitalágmark áður en hiti fer aftur að hækka. Þar eru miðhvörf, bústaður silfurskýjanna. Á sumrum hefur mælst allt að því 150 stiga frost við miðhvörfin kringum 80-90 km hæð. Þetta er mesta frost sem verður í lofthjúpnum öllum.

Árstíðasveifla hita í 35 til 90 km hæð.

Mynd 2. Árstíðasveifla hita í 35 til 90 km hæð yfir Norður-Alaska, sem er á svipuðu breiddarstigi og Ísland. Hiti lækkar aðeins um 20°K upp eftir laginu á vetrum, en á sumrin er hiti mjög misjafn. Hann er hærri en 285°K (um +12°C) í um 50 km hæð, en allt niður undir 125°K (-148°C) í 90 km hæð á sama tíma. Í miðhvolfinu er uppstreymi á þessum tíma árs, sennilega vegna útþenslu neðri loftlaga yfir sumarið. Myndin er einfölduð úr heimild [1].

Silfurský koma til sögunnar

Það hefur vakið mikla furðu fræðimanna á þessu sviði að ekki er getið um silfurský á prenti fyrr en 1885 og þykir með ólíkindum að þau hafi aldrei sést fyrr en 8. júní það ár. Svo vill nefnilega til að þessi ský sjást lengst á hverju ári milli 53 og 57°N, en á því svæði í Evrópu hefur verið þéttriðið net stjörnuathugana í mörg hundruð ár. Margs konar minna áberandi fyrirbrigðum á himni var lýst löngu áður.

Næstu áratugina var komið á fót neti silfurskýjaathugana og útbreiðsla skýjanna og tíðni þeirra könnuð. Reyndist hún mjög misjöfn frá ári til árs. Silfurský hafa mjög sjaldan sést á suðurhveli, enda fátt um land á því svæði þar sem þau ættu að sjást best.

Óvænt tíðindi utan úr geimnum

Skömmu fyrir 1970 kom í ljós við mælingar úr gervihnöttum að mjög þunn skýjabreiða þekur heimskautasvæðin nærri miðhvörfunum á sumrin. Það sem kom kannski mest á óvart var að þau eru þykkust yfir norður- og suðurpólnum og eru ekki aðeins næturský, heldur eru þau á sveimi allan sólarhringinn. Fljótlega kom í ljós að tíðni þessara skýja féll mjög vel að tíðni silfurskýja að öðru leyti en því að þau sjást ekki frá jörð vegna ofbirtu, nema í rökkrinu.

Litrófsmælingar hafa verið gerðar á birtu skýjanna frá jörð og þessar mælingar gefa til kynna (ekki óvænt) að birtan sé endurkast sólarljóss. Bláhvíti (silfur-) liturinn mun stafa af því að birtan sem sést hefur fyrst farið langa leið í gegnum ósonlagið í heiðhvolfinu, hittir skýin fyrir neðanfrá og endurkastast þaðan til jarðar, en óson dregur fremur í sig rautt en blátt ljós.

Hvert er efni skýjanna?

Talið er að skýin séu samsett úr ískristöllum en hvernig þessir kristallar myndast er ekki vitað með vissu. Einnig er ekki fullvíst hvaðan vatnið kemur. Til þess að kristallar geti myndast þarf oftast svokallaða þéttikjarna. Ekki er vitað hverjir þeir eru né hvaðan þeir koma.

Að kvöldi 1. ágúst 1976 (sunnudag verslunarmannahelgar) kom loftsteinn inn í gufuhvolfið norður af landinu og sprakk þar (sjá t.d. frétt í Morgunblaðinu 4. ágúst). Eftir sprenginguna kom fram einskonar reykjarslóði. Síðar um kvöldið og nóttina breiddi slóðinn úr sér og varð að óvenjusterku og mjög minnisstæðu silfurskýi. Ekki er vitað hvort þessi loftsteinn var úr bergi eða ís og bergblöndu.

Reynt hefur verið að „ná í" kristallana með því að skjóta upp eldflaugum. Þessar tilraunir benda til þess að vatnssameindirnar setjist á rykagnir og myndi smám saman örsmáa ískristalla (e.t.v. 0,0001mm í þvermál). Rykagnirnar gætu verið úr geimnum. Vatnið gæti það svo sem líka. En það er einnig mjög vel mögulegt að vatnið (og þéttikjarnarnir) komi oftast að neðan, en flutningsleiðir látum við liggja milli hluta.

Hvenær best er að leita silfurskýja.

Mynd 3 sýnir hvenær best er að leita silfurskýja. Lárétti ásinn telur daga frá sumarsólstöðum, en sá lóðrétti vísar á breiddarstig. Línurnar sýna tíðni skýjanna. Þannig eru t.d. meir en 80% líkur á því að sjá skýin á bjartri nóttu innan 0,8 línunnar. Af myndinni má ráða að á Suðurlandi séu líkur allt að 70% í vikunni 7. til 13. ágúst, en norðanlands eru líkurnar ívið minni og dagana 10. til 14. ágúst séu líkurnar um 50%. Þessar tölur eiga þó eingöngu við heiðskírt eða léttskýjað veður og líkur á að sjá skýin eru því mun minni á hverjum degi. Það er reynsla þess sem hér skrifar að skýin sjást oft dag eftir dag, en svo koma líka ár, jafnvel fleiri en eitt í röð þar sem þeirra sér engin merki. Í reynd eru það þó lægri ský eða móska í lofti sem koma í veg fyrir að silfurský sjáist fremur en „skortur" á silfurskýjunum sjálfum. Myndin er úr heimild [1], nokkuð einfölduð.

Hvenær á að leita að skýjunum?

Hérlendis er best að leita að skýjunum á heiðríkum nóttum um og upp úr verslunarmannahelgi á tímabilinu milli klukkan rúmlega 23 og fram undir 4, best kringum miðnættið (hálf tvö). Lítið þýðir að leita þeirra fyrir 25. júlí vegna birtu og eftir 20. ágúst vegna þess að þá fer að hausta (og hlýna) við miðhvörfin.

Talsverð hætta er á að óvanir rugli þessum skýjum og klósigatrefjum eða breiðum saman. Við veðrahvörfin (í um 10 km hæð) eru oft þunnar klósigabreiður sem ekki sjást fyrr en við sólarlag á þessum tíma árs. Hægt er að verjast miklu af klósigaruglingnum ef einfaldlega er beðið eftir að sólin fari niður fyrir 6° undir sjóndeildarhring, en þá sjást kósigar ekki hátt á himni því sólin er sest í þeirri hæð sem þá er að finna.

Þegar best lætur þekja silfurskýin meira og minna allan himininn suður yfir hvirfilpunkt sem örþunnt net sem í eru misþéttriðnir möskvar sem mynda gjarnan einnig bylgjumynstur. Stundum sjást þó aðeins ógreinilegar, fínar, hvítbláar trefjar.

Silfurský og öskuský

Eftir stórgos eins og Pinatubogosið 1991 bætast fleiri fyrirbrigði við á rökkurloftinu. Þau eru stundum þannig að rugla má saman við silfurský. Seint um haustið eftir gosið sáust öskuský frá því greinilega hérlendis. Slík ský koma fram sem mynstur í lofti skömmu eftir sólsetur, þar sem skiptast á ljós svæði og dekkri, en endurskin frá þessum heiðhvolfsskýjum er ekki mikið, þó þau liti sólarlagið oft fagurlega. Síðar hurfu skýin en við tók einsleit móða sem dró stórlega úr bláma himinsins og sérkennilegur baugur, svokallaður Biskupsbaugur, myndaðist um sól og var hann mjög áberandi sumarið 1992.

En silfurskýin eru miklu skarpari en öskuskýin, miklu hvítblárri og sjást aðeins á sumrin og í meira myrkri. Rétt er þó að muna að stærstu eldgos geta myndað silfurský, samanber Krakatágosið sem minnst var á að ofan.

Silfurský og glitský

Þessum tveim gjörólíku skýjategundum má ekki rugla saman. Glitskýin eru talin vera úr vatnsdropum, enda einkennast þau gjarnan af mikilli litadýrð. Þau eru „niðri" í heiðhvolfi (í 12-25 km hæð), myndast einkum þegar kaldast er í heiðhvolfinu, þ.e.a.s. á vetrum, og sjást nær eingöngu hérlendis á tímabilinu frá nóvember til marsbyrjunar. Frost þarf helst að fara í -80 stig til að skýin myndist og er það fremur sjaldgæft. Glitský hafa verið tengd ósoneyðingu og hefur áhugi fræðimanna á þeim því mjög aukist á síðustu árum.

Silfurský og hnattrænar breytingar

Hnattrænar breytingar af ýmsu tagi eru ofarlega í huga manna um þessar mundir. Meðal þessara breytinga má telja bæði aukningu gróðurhúsaáhrifa, ósoneyðingu, tegundafækkun, gróðureyðingu, fólksfjölgun o.s.frv. Varla er hægt að skilja við silfurskýin án þess að minnast á hugsanleg tengsl þeirra og þessara breytinga.

Eins og sagt var frá hér að ofan vekur ákveðna furðu að skýjunum skuli ekki hafa verið lýst fyrr en 1885. Því hefur verið fleygt að ástæðan sé einfaldlega sú að skýin hafi fyrr á öldum verið sárasjaldgæf eða þá fremur að þau hafi verið það þunn að þau hafi einfaldlega ekki sést nema þá kannski sem fylgifiskur risaeldgosa. Þannig var einmitt ástatt 1885, tveimur árum eftir eldgosið mikla í Krakatá í Indónesíu. Þetta gæti hæglega verið rétt ef vatnið í miðhvolfinu er tilkomið vegna niðurbrots á metangasi, eins og sumir telja.

Metan hefur lengi verið að aukast í andrúmsloftinu og þá sérstaklega síðustu 100 árin eða svo og er nú nærri þrisvar sinnum meira af því í lofthjúpnum nú en var um árið 1750 (1700 ppb (milljörðustuhlutar) á móti 600 ppb um 1750), en vatnsgufa getur myndast í háloftunum við niðurbrot metans. Líkanareikningar benda til þess að birtuaukningu skýjanna megi þannig tengja við aukna metanframleiðslu umsvifa mannsins. Hlutur vatnsgufu í miðhvolfi hafi líklega aukist úr 4,3 ppmv (milljónustu rúmmálshlutum) í um 6 ppmv. Krakatágosið hafi tímabundið aukið vatnsgufuhlutinn um 1-2 ppmv.

Sá sem þetta skrifar hefur nú fylgst með silfurskýjum í meir en 30 ár. Tilfinningin er sú að tíðni þeirra hér á landi hafi aukist. Þau sjást þó ekki árlega, því oft er lágskýjað á árstíma skýjanna. Eins og áður sagði sjást skýin ekki hér á landi vegna birtu fram yfir 25. júlí. Gervihnattamælingarnar sýna þó að þau byrja að myndast í heiðhvolfinu um 25. maí. Vegna birtu geta þau ekki sést hérlendis eftir 16. maí. Því má taka sem öruggu merki um hnattrænar umhverfisbreytingar af manna völdum ef þau fara að sjást hér á landi á vorin.

Meginheimild:

Stofn þessa pistils er fenginn úr yfirlitsgrein sem háloftafræðingurinn Gary E. Thomas ritaði 1991. Greinin er ætluð vísindamönnum í skyldum greinum en er auðskilin flestum sem lesa ensku og hafa einhverja eðlisfræðikunnáttu. Myndir 2 og 3 eru úr þessari grein, lítillega einfaldaðar.

[1] Thomas, G.E. (1991) Mesosphere Clouds and the Physics of the Mesopause Region. Reviews of Geophysics, 29, 4. nóv. 1991 bls. 553-575.