Gece parlayan bulut

Oluşum

Gece parlayan (Notrilucent) bulutlar sadece çok sıkı koşullar altında oluşurlar, varoluşları üst atmosferdeki değişimler için kullanılabilecek hassas rehberlerdir. Sınıflandırmaları görece olarak yenidir. Gece parlayan (Notrilucent) bulutların oluşum sıklıkları, parlaklıkları ve uzamları artıyor gibi görünmektedir. 2012’de Cumberland’ın fizikteki doktora çalışmaları gece parlayan (notrilucent)  bulutların iklim değişikliğiyle ilgili Miner’s Canary olduklarını desteklemektedir.
Gece bulutları veya gece parlayan (notrilucent)  bulutlar 100 nm’e kadar küçük su buzu kristallerinden oluşmaktadır ve 76’dan 85 km’ye kadar yükseltilerde bulunurlar, dünyanın atmosferindeki diğer bütün bulutlardan yüksektedirler. Dünyanın aşağı atmosferindeki bulutlar su parçacıkların etrafında toplandığında oluşur ama mezosferik bulutlar direkt olarak su buharından oluşabilir, ek olarak toz parçacıkları üzerinde de.
Buz Aeronomisinin mezosferdeki uydusundan alınan verilere göre gece parlayan (notrilucent) bulutlar oluşmak için su buharı, toz ve çok soğuk havalara ihtiyaç duyar. Üst atmosferdeki su buharı ve tozun kaynağı kesin bilgilerle bilinmemektedir. Tozun mikrometeorlardan geldiğine inanılmaktadır, yine de volkanlardan çıkan parçacıklar ve troposferdeki toz da bir olasılıktır. Nemin ise troposfere boşluklardan yükseliyor olabilir, ve metanın stratosferdeki hidroksil ile tepkimesinden de oluşuyor olabilir.
Space Shuttles’ın egzozu, 46 km’den sonra Solid Rocket Booster’dan ayrılışından sonra sadece su buharı olan,  cüzi tekil bulutları oluşturan şey olarak bulunmuştur. Su buharının yarısı termosfere salınır, genelde 103 ile 114 km yüksekliği arasında. 11.8.2014'te SpaceX Falcon9 Orlando Florida üzerinde muhteşem gece parlayan bulutlar oluşturmuştur.
Egzoz Arktik bölgeye bir günden az bir sürede taşınabilir, fakat bu çok yüksek hızlı taşımanın mekanizması bilinmemektedir.  Su kuzeye doğru göç ettikçe, termosferden daha serin olan, atmosferin hemen üstündeki mezosfere düşer. Tekil gece parlayan (notrilucent) bulutların mekanizması bu olsa da olayın bütününde katkısını sağlayanın bu olduğu düşünülmemektedir. Mezosfer çok az nem içerirken, yaklaşık olarak Sahra çölündeki havanın milyonda yüzü kadar, ve fazlasıyla inceyken, buz kristalleri sadece -120C derecenin altında oluşabilmektedir. Bu da demektir ki gece parlayan (notrilucent) bulutlar öncelikli olarak yaz aylarında, önsezilere aykırı olarak, mezosferin en soğuk olduğu zamanlarda oluşmaktadır, bu sebeple Kutup halkalarının içinde gözlemlenemezler (orada olsalar da) çünkü güneş hiçbir zaman o mevsim ve o enlemde ufuğun altında olmaz. Gece parlayan (notrilucent) bulutlar çoğunlukla kutup bölgeleri yakınlarında oluşur, çünkü mezosfer en soğuk oradadır. Güney yarım küredeki bulutlar kuzey yarımküredeki bulutlardan 1 km yüksekte olur. Güneşin kızılötesi radyasyonu su moleküllerini parçalarına ayırır, gece parlayan (notrilucent) bulut oluşumu için uygun suyu azaltır. Radyasyonun güneş döngüsü ile birlikte döngüsel değiştiği bilinir ve uydular bulutların parlaklığını ve kızılötesi radyasyonun artışını iki güneş döngüsüdür takip etmektedir. Bulutlardaki değişimin yoğun bir şekilde UV ışınlarıyla yıllık olarak değiştiği bulunmuştur; ama bu uzun gecikmenin sebebi bilinmemektedir.
Gece parlayan (notrilucent) bulutların, 50 MHz’den 1.3 GHz’e kadar değişen tekrarsıklığında (frekansta) yüksek radar yansıtması sergilediği bilinir. Bu hareketin nedeni tam bilinmemekle birlikte, buz tanelerinin etrafını kaplayan sodyum ve demir metalleri bir açıklama olabilir, bu özellik bulutu radarlar için yansıtıcı kılabilir. Sodyum ve demir atomları gelen mikrometeorlardan sıyrılır ve gece parlayan (notrilucent) bulutların bulunduğu yükseltinin üzerine yerleşir, ve ölçümler gösterir ki bu elementler bulutun varlığında bir hayli tükenirler. Diğer deneyler ortaya koymuştur ki gece parlayan (notrilucent) bulutların aşırı soğuk ısılarında, sodyum buharı buz tabakası üzerinde hızla depolanabilir.

Keşif ve Araştırma

Gece parlayan (notrilucent) bulutların ilk bilinen görüntülenmesi 1885’tedir, 1883’teki Krakatoa’nın patlak vermesinden sonra. Görüntülenmesinin volkanın patlamasıyla arasındaki bağlantı açık değildir veya insanların volkanik kalıntının yarattığı inanılmaz günbatımını izlemesiyle bir ilgisi olup olmadığı bilinmemektedir. Çalışmalar gece parlayan (notrilucent) bulutların sadece volkan hareketlerinden kaynaklanmadığını gösteriyor, yine de patlamayla birlikte toz ve su buharının üst atmosfere taşınıp bulutları oluşturması mümkündür. Aynı zamanda bilim insanları bulutun volkanik külün bir başka tezahürü olduğunu fakat havada kaldığını varsayıyor. En son olarak da bulutların volkanik kül kalıntısı olduğu teorisi Malzev tarafından 1926’da çürütülmüştür.
Keşfedilişini izleyen yıllarda, geniş kapsamlı olarak, onları ilk fotoğraflayan ve gece parlayan bulut anlamındaki notrilucent ismini veren Alman Otto Jesse tarafından incelenmiştir. Notları bulutların 1885 ilk yılında ortaya çıktığına delil olmuştur. O Krakatoa patlamasından sonra ortaya çıkan alışılagelmişin dışındaki günbatımları hakkında detaylı inceleme yapmıştır ve o zamandan beri görünürse eğer şüphesiz bulutları farketmiştir. Bulutların sistematik fotoğrafik gözlemlerinin düzenlenmesi 1887’de Jesse, Forester ve Stolze tarafından yapılmıştır ve o yıldan sonra, Berlin Gözlemevi tarafından gözlemler devam etmiştir. Bu araştırma sırasında üçgenlere bölme yoluyla bulutların yüksekliğine karar verilmiştir. Proje 1896’da yürürlükten kalkmıştır.
Otto Jesse’nin ölümünden on yıllar sonra 1901’de, bulutların doğasıyla ilgili birkaç yeni sezi vardı. Wegener’in kestirdiği kadarıyla su buzundan oluşuyorlardı, daha sonra doğruluğu gösterildi. Çalışmalar yerden yapılan gözlemlere dayanıyordu ve biliminsanlarının 1960'ta direk roket ölçümleri başlayana kadar mezosfer hakkında çok az bilgisi vardı. Bunlar ilk defa gösterdi ki, bulutların oluşumu mezosferdeki ısının çok düşük olmasıyla örtüşüyordu.
Gece parlayan (notrilucent) bulutlar uzaydan ilk defa OGO-6 uydusu tarafından 1972’de gözlemlenmiştir. OGO-6’nın kutup uçları etrafındaki dağınık parlak katman gözlemleri bulutların kutuba olan uzamları olarak belirlenmiştir. Daha sonraki bir uydu, Solar Mesosphere Explorer, 1981 ve 1986 yılları arasında ultraviole spektrometre kullanarak bulutların dağılımını haritalamıştır. Bulutlar 1995 yılında Utah Eyalet Üniversitesi tarafından çıplak gözle görünür olmadıkları zamanlarda bile ışıklı radar kullanarak gözlemlenmiştir. Bulutların birincil bileşeninin su buzu olduğu 2001 yılında Üst Atmosfer Araştırması Uydusu üzerindeki HALOE aleti tarafından ilk defa onaylanmıştır. 2001’de İsveçli Odin uydusu bulutlar üzerinde tayfsal analiz yapmıştır, ve onların dağılımlarıyla ilgili çeşitlilik içeren örüntüleri gözönüne seren günlük küresel haritalar oluşturmuştur.  25 Nisan 2007’de AIM(Mezosferdeki buzun aeronomisi) uydusu fırlatılmıştır. Bu gece parlayan (notrilucent) uyduları çalışmaya adanmış ilk uydudur ve ilk gözlemini 25 Mayıs 2007’de yapmıştır. Uydunun çektiği fotoğraflara göre bulutların şekilleri, troposfer bulutlarınınkilere benzerlik göstermektedir, bu da dinamiklerinin de benzer olabileceği ile ilgili ipuçları vermiştir.
28 Ağustos 2006’da Mars Express görevinden biliminsanları, Mars’ın yüzeyi üstünde boyları 100 km’ye uzayan karbon dioksit kristalleri bulduklarını duyurmuştur. Bunlar bir gezegen yüzeyinde bulunmuş en yüksek bulutlardır. Dünyadaki gece parlayan (notrilucent) bulutlar gibi bunlar da sadece güneş ufkun altındayken gözlemlenebilirler. Geophysical Research Letters dergisinin 2009 Haziran sayısında yayınlanmış makaleye göre gece parlayan (notrilucent) bulutlar Tunguska olayını izleyen sürede gözlemlenmiş olmaları , onları yaratan etkinin bir göktaşına bağlı olabileceğine delil olabilir.
19 Eylül 2009’da Birleşik Devletler Denizcilik Araştırma Laboratuvarı (NRL) ve Birleşik Devletler Uzay Savunma Test Programı (STP) beraber, NASA’nın Wallops Uçuş Tesisi’nden fırlatılan Black Brant XII yörüngealtı sondaj roketini kullanarak yapay gece parlayan (notrilucent) bulutlar yaratarak Yüklü Aerosol Salım Deneyi (CARE) yürütmüştür. NRL/STP STPSat-1 uzay mekiğinin üzerindeki Mezosferik Radikalleri için Uzaysal Heterodin Görüntüleyicisini(SHIMMER) ve yüzeydeki aletleri kullanarak bulutlar haftalarca gözlemlenmiştir. Roketin egzoz izi gözlemlenip, Birleşik Devletler’de New Jersey’den Massachusetts’e kadar haber organizasyonlarında sunulmuştur.

Gözlem

Gece parlayan (notrilucent) bulutlar genelde renksiz veya uçuk mavidir, yine de bazen kırmızı ve yeşil renklerini içerebilmektedirler. Karakteristik mavi renk, bulutu aydınlatan güneş ışığının geçtiği yol boyunca ozon tarafından tutulması sonucu oluşur. Ayrıca özelliksiz çizgiler halinde de ortaya çıkabilirler, ama sıklıkla belirgin damarlı çizgiler, dalga benzeri devinimler ve girdaplar şeklindedir. “Güzel doğal olaylar” olarak dikkate alınırlar. Sirrus bulutlarıyla karıştırılabilirler, ama büyütüldüğünde daha keskin görünürler. Roket egzozları gümüş rengi ve maviden başka renkler de gösterir çünkü oluşan aynı boyuttaki su damlaları onlara yanar döner bir hal verir. 
 

 
Gece parlayan bulutlar 50 ile 65 derece arasında gözlemlenebilirler. Çok ender olarak daha düşük enlemlerde de gözlemlenirler (Paris, Utah, İtalya, Türkiye ve İspanya’da gözlemlenmiştir) ve kutup bölgelerinde bulutlar gözlemlenebilecek kadar koyu renkli değildir. Yaz aylarında oluşurlar, kuzey yarım kürede Mayıs ortasından Ağustos  ortasına kadar, güney yarımkürede Kasım ortasından Şubat ortasına kadar gözlemlenir.  Çok silik ve ince yapıdadırlar ve sadece alt atmosferdeki bulutlar alacakaranlıkta gölge altında kaldığında ve gece parlayan (notrilucent) bulutlar güneş tarafından aydınlatıldığında gözlemlenebilirler. En iyi güneş ufkun 6 ve 16 derece altındayken görünürler. Her iki yarıkürede de oluşsalar da kuzey kutbunda yüz kat daha fazla gözlemlenir. Güney yarımküredeki bulutlar daha siliktir ve daha az sıklıkla oluşurlar, ayrıca güney yarım kürede daha az insan yaşadığı için gözlem yapacak çok fazla insan yoktur. Bulutlar şekil ve örüntü bakımından çok çeşitlidir. 1970'te Fogle tarafından beş gruba ayrılarak bir tanımlama şeması oluşturulmuştur. O zamanlardan bu zamanlara bu ayrımlar geliştirilmiştir ve alt kategorilere ayrılmıştır.  Yerden, uzaydan ve sondaj roketlerinden gözlemlenebilirler. Bazı gece parlayan (notrilucent) bulutlar daha küçük kristallerden, 30 nm ve daha azı, oluşmuşlardır ve yeterince ışığı dağıtmadıkları için gözle görünür değillerdir.

Küresel Isınmaya Etkileri

Son yıllardaki kademeli artışlarının ve görece olarak daha sık oluşmalarının sebebi küresel ısınmaya bağlanılmaktadır. Colorado Üniversitesi’nden  Atmosfer ve Uzay Fizikçisi atmosfer bilimcisi Gary Thomas, bulutların gözleminin Krakatoa ve endüstriel devrimle ilişkili olduğunu, ve yirminci yüzyılda daha yaygın ve sık göründüğünü, özellikle 1964 ve 1986 arasında tepe yapmış olduğunu öne sürmektedir.
Küresel ısınma ve gece parlayan (notrilucent) bulutların bağlantısı yine de tartışmalıdır. Gary Thomas gece parlayan (notrilucent) bulutların küresel ısınmayla ilgili olabileceğini ilk öne süren Wilfried Schröder’den sonra makalesini yazmıştır. Yakınlarda 2012’de Lonnie Cumberlan’ın fizik alanındaki doktora tezi gece parlayan (notrilucent) bulutların Miner’s Canary olabileceği ve üst atmosferdeki artan suya bağlı olduğu için küresel ısınmayla etkileştiğini destekler. NASA biliminsanları metanın atmosferde daha üst katmanlara yönelmesinin su buharının artışı ve o yükseltilerdeki gece parlayan (notrilucent) bulutların oluşumuyla desteklenmiş olabileceğinden şüphelenir. İklim modelleri sera gazları salımının artışının üst atmosferin ısısını düşürerek gece parlayan (notrilucent) bulutların daha sık ve yaygın oluşumuna katlı sağladığını tahmin eder. Yoğun tarım faaliyetlerinin metan gazını arttırarak üst tabakadaki su buharını arttırması bununla yarışan bir kuramdır. Metan konsentrasyonları 100 yıl içerisinde iki katına çıkmıştır. Tromp ve arkaşları tartışmalı olarak hidrojen ekonomisindeki değişimlerin serbest hidrojen konsantrasyonunda 1ppm artışa sebep olarak gece parlayan (notrilucent) bulutların oluşumuna sebep olacağını öne sürmektedir.