ВЫСОКОЕ И СВЕТЛОЕ (к 100-летию со дня рождения Н.И.Гришина)

• • Перцев Н.Н. (1), Далин П.А. (2), Халаим О.В.(3)

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва

Институт космических исследований РАН, Москва

МБУК «Каширский краеведческий музей», г. Кашира, Московская область

 

В статье, посвященной всемирно известному специалисту по серебристым облакам Николаю Ивановичу Гришину в связи со 100-летием со дня его рождения, рассказывается о его необычном жизненном пути, научных и организационно-научных достижениях. Обсуждается также дальнейшее развитие его идей и подходов: организации систематического мониторинга серебристых облаков, их киносъемки, идеи влияния метеоусловий в нижней атмосфере на образование серебристых облаков, гипотезы существования на Марсе аналога серебристых облаков.

 

THE HIGH AND LIGHT (to the 100th anniversary of the birth of N.I. Grishin)

 

•  Pertsev N.N. (1), Dalin P.A. (2), Khalaim O.V. (3)
• A.M.Obukhov Institute of atmospheric physics, RAS, Moscow
• Space research institute, RAS, Moscow
• MBUK «Kashira Museum of Local Lore», Kashira, Moscow region

 

The article is dedicated to the 100th anniversary of Nikolai Ivanovich Grishin who was the world-famous expert on noctilucent clouds. The paper describes his unusual life path, scientific and organizational achievements. The further development of his ideas and approaches is also discussed:  organizing systematic monitoring of noctilucent clouds and their filming, the idea of ​​​​the influence of weather conditions in the lower atmosphere on the formation of noctilucent clouds, the hypothesis of the existence of clouds, similar to noctilucent clouds,  in the Mars’ atmosphere.

Key words: noctilucent clouds, observations, movie- filming, monitoring,  weather conditions

 

                                         Телескоп на колокольне              

Приезжих в старинный подмосковный город Каширу привлекает величественный и в то же время изящный Успенский собор на Советской улице. Еще сорок лет назад он находился в разрушении и запустении, и его возрождение стало символом нового обустройства Каширы. Каширяне вспоминают добрым словом благочинного Каширы отца Николая, который вдохновил и организовал восстановление храма.  Здесь же, на территории храма, отец Николай и был похоронен в 1998 г. К этому времени значительная часть работ по восстановлению храма была уже позади, и рассказывают, что на колокольне собора был найден телескоп отца Николая. Довольно необычное увлечение для благочинного, не правда ли? Если же перейти через площадь в соседнее здание городского краеведческого музея, то там можно увидеть подробную экспозицию, посвященную отцу Николаю (Николаю Ивановичу Гришину) и его главному занятию на протяжении трех десятилетий – исследованию серебристых (мезосферных) облаков, самых высоких облаков в земной атмосфере (примерно 80 км над уровнем моря). Главные сведения о серебристых облаках (С.О.) можно прочесть в статьях [1- 3] и в книге В.А.Бронштэна и Н.И.Гришина [4], пожалуй, самой хорошей из книг, когда-либо написанных о С.О., и доступной по уровню изложения для любого интересующегося старшеклассника. Сейчас, когда Н.И.Гришину исполняется 100 лет, становится понятным, как много он сделал в изучении С.О. и организации этого изучения в Советском Союзе и во всем мире.

 

                                           Начало биографии

Николай Иванович родился 2 апреля 1925 г. в Москве в православной семье служащего Московской железной дороги Ивана Ивановича Гришина (1892 – 1967). Крестили мальчика в Богоявленском (Елоховском) кафедральном соборе. Большую роль в его воспитании и формировании мировоззрения сыграли мать Евдокия Даниловна  и особенно его дядя и крестный  – Сергей Данилович Демёшкин (1885 – 1965), философ – самородок,  «Правилам жизни» которого  будущий ученый  и священник старался следовать всю жизнь. Вот некоторые из них: «Никогда ни с чем не спеши», «работай, сколько можешь», «никогда не ленись», «избегай злых людей», «не скупись и не расточай зря», «праздно время не проводи», «слова береги, говори только доброе», «не отказывай бедному», «живи на свой доход от труда своего».   

С 1927 г. семья Гришиных жила в г. Химки Московской области, где до 1941 г. Николай Гришин успел окончить 9 классов средней школы. Он с детства увлекался астрономией и в 14 лет уже состоял членом Московского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества (МО ВАГО).

В 1943 г. Николай добровольцем ушёл на фронт. Был трижды ранен. Находясь в госпитале, мечтал о продолжении занятиями астрономией (Фото 1). Демобилизован из рядов Советской Армии в 1945 г. офицером запаса. Награждён орденом Красной Звезды и медалями.

В 1947 г. закончил 10 класс полной средней школы  и поступил на работу в Государственный Астрономический Институт имени Штернберга при Московском Государственном университете.  Там сформировалась основная область его научных интересов – явления, происходящие в верхней атмосфере Земли, – серебристые облака и метеоры.

                                              

                                                           В ГЕОФИАНЕ

В 1946 г. в Москве был организован Геофизический Институт АН СССР (ГЕОФИАН), в число задач которого входило изучение верхней атмосферы. С 1950 г. один из отделов этого института вплотную подключился к исследованию серебристых облаков. Н.И. Гришин в качестве сотрудника Отдела занимался проведением наблюдений С.О., их спектроскопией и фото- и кино- съемкой. Он же впервые в мире получил серии калиброванных спектров серебристых облаков (1951-1955 гг.). Киносъемка позволяла разделить сложные волновые движения, наблюдаемые в серебристых облаках, на отдельные компоненты. Новаторские результаты по исследованию С.О. получили и другие сотрудники Отдела. Т.М.Тарасова провела исследование поляризации света С.О., а руководителю Отдела И.А.Хвостикову удалось существенно продвинуться в понимании природы серебристых облаков, разработав конденсационную теорию на основе вертикальных профилей температуры и давления (1951 г.). Он впервые объяснил узкие высотные коридоры для существования перламутровых (стратосферных) и серебристых (мезосферных) облаков, где возможен переход водяного пара в конденсированное состояние.

 

                                                   Фото- и кино- съемка С.О.

Первые фотоснимки С.О. были получены еще в конце XIX века первооткрывателями этого явления русским астрономом В.К.Цераским и немецким астрономом О.Йессе. Поскольку С.О. хорошо отображают быстро меняющиеся сложно-структурные воздушные течения на высоте их слоя, возникла задача перейти от отдельных снимков к длительным сериям снимков. Н.И.Гришин, взявшись за эту важную задачу, довольно быстро перешел к наиболее удобной для дальнейшей работы съемке с постоянным интервалом между кадрами, что обычно называется уже киносъемкой. Опыты 1953 г. показали хорошую результативность нового метода. В 1954-55 гг. работы были продолжены при участии специальной лаборатории Московской киностудии научно-популярных фильмов на Звенигородском опытном полигоне Геофиана (Фото 2). Отснятые кинофильмы существенно обогатили представления исследователей о динамике С.О., позволили «наблюдать такие виды движений и изменения форм С.О., которые неуловимы при визуальных наблюдениях и не обнаруживаются при обработке отдельных фотографий» [5]. Однако, при всей своей результативности, съемка на кинопленку с последующей ее обработкой и применением кинопроекторов требовала слишком многих усилий и поэтому не стала повсеместным инструментом исследователей С.О. Ситуация коренным образом изменилась в первые годы XXI века с повсеместным внедрением цифровой фототехники и возможностью вести автоматическую киносъемку с заданным интервалом времени. С этого времени начинается новый расцвет наземных наблюдений С.О.

 

Международный геофизический год и последующее развитие локальных и сетевых наблюдений

Н.И.Гришин был не только неутомимым исследователем, но и прекрасным организатором. Организационный талант Николая Ивановича вплотную проявился во время подготовки и проведения Международного геофизического года (МГГ, 1957-1958 гг.). Подготовка к МГГ началась заблаговременно, и уже в 1955 г. Н.И.Гришин был включен в одну из рабочих групп Междуведомственного Геофизического комитета АН СССР, который координировал всю деятельность по МГГ внутри страны. Фактически в это время его стараниями мониторинг и исследования С.О. были поставлены на общегосударственный уровень, с привлечением как государственных служб (в частности, были задействованы 220 метеостанций средних широт), так и специалистов, а также объединенных в коллективы энтузиастов-любителей. Было очень важно, чтобы наблюдения в период МГГ проводились по единой методике и результаты записывались по единой форме. Для этой цели к началу МГГ была разработана, издана и широко размножена иллюстрированная фотографиями инструкция Гришина [6], подробно рассказывающая, как наблюдать С.О., как классифицировать их по внешнему виду, как записывать результаты в журнале наблюдений. Второе издание инструкции было переведено на французский и принято в качестве руководящей в мировой практике наблюдений. В 1956 г. Геофиан был преобразован в несколько отдельных институтов, и Гришин становится сотрудником Института прикладной геофизики (ИПГ) АН СССР. Звенигородский опытный полигон также переходит на несколько лет в ведение ИПГ, где продолжаются наблюдения, киносъемка и другие исследования С.О. В период МГГ и нескольких последующих лет Николай Иванович, будучи членом, председателем или ученым секретарем ряда научных секций, комиссий и рабочих групп, координирует сбор, упорядочивание и анализ информации о С.О., стекающей от всех наблюдателей Советского Союза, организует проведение совещаний и издание сборников (Фото 3). В архивах хранится объемистая переписка Николая Ивановича с организациями, участвующими в наблюдениях С.О.. Не было забыто и Южное полушарие, где охота за С.О. была поручена Комплексной антарктической экспедиции. Политика по привлечению энтузиастов-любителей и особенно старшеклассников к наблюдениям МГГ полностью оправдала себя.  Эту деятельность вели такие учреждения как, например, Комиссия содействия проведению МГГ при Центральной станции юных техников (г. Москва), а руководило ими Всесоюзное астрономо-геодезическое общество, в котором Николай Иванович также активно пропагандировал и организовывал дело наблюдений С.О. В результате в Москве и других городах Советского Союза после проведения МГГ возникли группы подготовленных энтузиастов, обучающих любознательных старшеклассников кружках важному и полезному делу. Школу обучения в кружках Московского городского дворца пионеров, включая экспедиционные наблюдения С.О., прошли и двое из авторов этой статьи. Нашим руководителем был В.А.Ромейко, хорошо знавший Н.И.Гришина (Фото 4) и следовавший его рекомендациям. Журналы многолетних ежегодных экспедиционных наблюдений, проводимых с 1960-х годов Московским городским дворцом пионеров по единой методике, легли в основу Московской базы данных о серебристых облаках. Это – одна из самых продолжительных и лучшая в мире по качеству база данных, включающая информацию не только о самих С.О., но и сопровождающих наблюдения погодных условиях, что очень важно для последующей статистической обработки. С повсеместным распространением цифровых фотокамер в начале XXI века летние экспедиционные наблюдения С.О. уступили место их автоматической фотосъемке или, что в цифровой технике - то же самое, киносъемке (исчезли фотопленка и кинопленка и разница между ними, а также не требуются специальные кинопроекторы). С 2004 г. несколько пунктов фотосъемки С.О. в России, а затем и в других странах Северного полушария на широтах 54-57° (оптимальных для наземного наблюдения С.О.) были объединены в сеть (САФСО), позволяющую наблюдать С.О. на разных долготах. Это – естественное продолжение дела Н.И.Гришина по линии киносъемки С.О. и по линии сбора информации с разных пунктов нашей планеты.

 

Влияние метеорологических условий на появление С.О.

На заре интенсивных исследований серебристых облаков в конце 1950-х и 1960-х гг. ряд советских ученых (Гришин, Виллманн, Новожилов) отмечали довольно сильную связь между обычной (нижнеатмосферной) погодой и частотой и яркостью появлений С.О. На основе отдельных исследований, а также на основе большой статистики (250 случаев появлений С.О.) было показано, что С.О. имеют тенденцию возникать и становиться ярче при быстро распространяющихся, со скоростями 50–100 км/ч, антициклонах в тропосфере. Во многих случаях быстрый рост приземного атмосферного давления хорошо коррелировал с яркими и обширными полями мезосферных облаков. Для объяснения наблюдаемой тропосферно-мезосферной взаимосвязи был предложен физический механизм: быстро распространяющийся антициклон порождает крупномасштабные внутренние гравитационные волны, распространяющиеся вверх в область мезопаузы и обеспечивающие дополнительное адиабатическое охлаждение в мезопаузе над областями с антициклонами. В то же время, Николай Иванович [7]  отмечал, что скорее циклоны, а не антициклоны, могут представлять собой существенный источник волновых возмущений, распространяющихся в мезосферу, так как циклоны порождают более сильные волновые возмущения в тропосфере по сравнению с антициклонами. Предположения Николая Ивановича подтвердились спустя полвека. В недавней статье [8] были статистически выявлены определенные связи между тропосферными и мезосферными процессами. Так, распространяющиеся холодные фронты в тропосфере оказывают наибольшее влияние на формирование крупномасштабных полей мезосферных облаков, вероятно, через индуцированные вариации крупномасштабного температурного поля в летнюю мезопаузу. Другие источники образования С.О. связаны с тропосферными окклюзиями, движением циклонов и интенсивными грозами.

 

                                     Серебристые облака на Марсе

В книге [4] внимание читателей привлекалось к «синим облакам на Марсе», которые, по мнению Н.И.Гришина, могли бы быть аналогом земных серебристых облаков. Ко времени написания этой книги по результатам многолетних телескопических наблюдений Марса было известно несколько цветовых сортов облаков Марса [9]. Синие облака, по- видимому, были выбраны потому, что, во-первых, они появляются в относительно холодных областях, и, во-вторых, концентрируются не в экваториальной зоне, как желтые облака, а в более высоких широтах.  И то, и другое роднит их с земными серебристыми облаками. В качестве возможных химических кандидатов на образование непылевых облаков в марсианской атмосфере предлагались кристаллы воды и кристаллы углекислоты, причем предпочтение отдавались первым как легче образующимся.

Недавние измерения, проведенные отечественными спектральными приборами, размещенными на борту околомарсианского орбитального комплекса TGO европейской космической миссии EXOMARS, позволили подтвердить высказанные полвека назад гипотезы и существенно расширить знания о марсианских облаках.

Дополняющие друг друга приборы TIRVIM, MIR и NIR, измеряющие спектры солнечного инфракрасного излучения, прошедшего через атмосферу Марса, дают возможность по их особенностям на определенных длинах волн зарегистрировать облака и выяснить, образованы ли они частицами водного или углекислого льда. Оказалось, что в атмосфере Марса встречаются облака обоих типов.

Облака из водного льда на Марсе, встречающиеся на высотах до 50 км, по размеру частиц можно считать аналогичными земным перистым облакам (с частицами размером 0.1 ÷ 5 мкм). На бόльших высотах (50-90 км) найденный размер ледяных частиц воды составлял 0.1 ÷ 1 мкм [10]. Это близко к земным серебристым облакам с размером частиц, как правило, меньшим 0.1 мкм, хотя в нижней части слоя земных серебристых облаков встречаются частицы, переросшие эту условную границу. Весьма вероятно, что и марсианские серебристые облака содержали частицы, меньшие 0.1 мкм, однако методика измерений не позволяла определять столь малые размеры. Объемное содержание водного льда составляло для различных облаков на больших высотах и разных широтах от 2·10^-14 до 10^-11 г/см³. Для наиболее развитых земных серебристых облаков подобная величина оценивается обычно от 10^-14 до 10^-13 г/см³. Сезонные и широтные свойства марсианских серебристых облаков существенно отличаются от земных. В частности, они могут наблюдаться сразу одновременно в северном и южном полушариях, причем не обязательно летом и не обязательно в высоких широтах [10].

Итак, можно считать, что гипотеза Н.И.Гришина о серебристых облаках на Марсе подтвердилась!

 

                                                        Новое призвание

Николай Иванович был очень разносторонним человеком. У него были исследования не только по серебристым облакам, но и в области физики Солнца, метеоров, планетных атмосфер. А еще он серьезно занимался творчеством А.Н.Радищева, был большим любителем театра.   Глубокий интерес к православию у Гришина, согласно его автобиографии, появился около 1950 г., т.е. примерно в те же годы, когда он вплотную занялся исследованием серебристых облаков.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гришин Н.И. Тайна средних широт// Земля и Вселенная. 1965. № 3. С. 27-33.

2. Бронштэн В.А. Серебристые облака// Земля и Вселенная. 1986. № 1. С. 38-43.

3. Ромейко В.А. Эти загадочные ночные облака// Земля и Вселенная. 1990. № 5. С. 88-90.

4. Бронштэн В.А., Гришин Н.И. Серебристые облака. М. Наука.1970.

5. Гришин Н.И. Изучение движений серебристых облаков// Бюлл. ВАГО. 1958. № 21(28). С. 52-60.

6. Гришин Н.И. Инструкция для наблюдений серебристых облаков. М. Изд. АН СССР. 1957, 33 с.

7. Гришин Н.И. К вопросу о метеорологических условиях появления серебристых облаков// Труды VI совещания по серебристым облакам. Рига. Изд-во АН Латв. ССР. 1961. С. 107-140.

8. Solodovnik, A.A., P.I. Leontyev, P. Dalin.  Studies of the influence of tropospheric factors on the formation of noctilucent clouds by a cartographic method// Journal of Atmospheric and Solar–Terrestrial Physics.  2020. V. 200. P. 105224

9. Мороз В.И. Физика планет. М. Наука.1967.

10. Luginin M., Fedorova A., Ignatiev N. et al. Properties of water ice and dust particles in the atmosphere of Mars during the 2018 global dust storm as inferred from the atmospheric chemistry suite// Journal of Geophysical Research: Planets, 2020. e2020JE006419. https://doi.org/10.1029/2020JE006419 .

 

Подписи к иллюстрациям

Фото 1. В эвакогоспитале, г. Максатиха, октябрь 1943 г.

Фото 2. На пункте, оборудованном для наблюдений С.О., 1955 г.

Фото 3. Участники Международной конференции по исследованию С.О., 1967 г., на фоне главного здания МГУ, Москва. Н.И.Гришин – крайний справа.

Фото 4.  Приезд в экспедицию по наблюдениям С.О. Фирсановка (Моск. обл. ), 1977 г.

Фото 5. Серебристые облака. Вид из Каширы 15/ 16 июня 2022 г.

Фото 6. Отец Николай, 1996 г.