Полярные стратосферные облака, состоящие из воды и азотной кислоты
(Раздел 2.6.2)Определение
Стратосферные облака, построенные из более мелких и малочисленных частиц, чем ледяные полярные стратосферные облака, и которые существуют при температурах до 6 °C выше точки замерзания и содержат твердые гидраты или капельки водного раствора азотной кислоты.
Физическое строение
Полярные стратосферные облака, состоящие из воды и азотной кислоты, могут появляться при температурах ниже примерно −78 °C. Эти облака содержат два типа частиц, образующихся при соконденсации азотной кислоты и воды. Частицы, которые могут выдерживать температуру в −78 °C, — это тригидрат азотной кислоты, в котором каждая молекула азотной кислоты притягивает три молекулы воды, но как и в переохлажденных тропосферных облаках, тригидрат азотной кислоты не может образовываться при −78 °C из-за барьера нуклеации. При 3 °C ниже температуры тригидрата азотной кислоты происходит соконденсация азотной кислоты и воды на стратосферных аэрозолях серной кислоты, в результате чего образуются жидкие частицы с переохлаждением тригидрата азотной кислоты, что в свою очередь приводит к образованию капелек переохлажденного тройного раствора. При их образовании барьера нуклеации нет.
Диаметр частиц тригидрата азотной кислоты составляет порядка 1−10 мкм, но при очень низкой численной плотности. У переохлажденного тройного раствора численная плотность значительно выше, но размер частиц обычно составляет менее 1 мкм. Из-за малого размера частиц переохлажденного тройного раствора и низкой численной плотности частиц тригидрата азотной кислоты эти полярные стратосферные облака гораздо труднее заметить невооруженным глазом, и они не имеют ярких цветов ледяных полярных стратосферных облаков. В прошлом эти облака классифицировались по различиям в составе тригидрата азотной кислоты и переохлажденного тройного раствора, измеряемым лидаром, но в действительности эти составы частиц образуют непрерывный континуум.
Полярные стратосферные облака, состоящие из льда, тригидрата азотной кислоты и переохлажденного тройного раствора, связаны с разрушением полярного стратосферного озона и образованием «озоновых дыр». На их поверхностях безвредные формы хлора превращаются в более реактивные, которые каталитически разрушают озон. Помимо этого, при образовании этих облаков из стратосферы удаляется газообразная азотная кислота, которая предотвращает разрушение озона, восстанавливая безвредные формы хлора.
Пояснительные замечания
Полярные стратосферные облака встречаются только в высоких широтах зимой или в околозимние месяцы, когда температуры в нижней и средней стратосфере падают ниже примерно −78 °C, необходимых для образования полярных стратосферных облаков, состоящих из тригидрата азотной кислоты, −81 °C — состоящих из тройного раствора и −85 °C — ледяных полярных стратосферных облаков. Лучше всего наблюдать за ними до восхода солнца и после заката, во время гражданских сумерек, при угле погружения солнца под горизонт, равном 1–6°.
Стратосферные облака, состоящие из тригидрата азотной кислоты и переохлажденного тройного раствора, более размыты и не имеют ярких цветов, присущих перламутровым облакам. Полярные стратосферные облака, состоящие из азотной кислоты и воды, могут походить на тонкую желтоватую вуаль, застилающую основную часть небосвода. Их можно спутать с слоисто-перистыми облаками или со слоем мглы, но у горизонта может быть видна тонкая горизонтальная структура, и если они располагаются в стратосфере, то их хорошо видно долго после заката.