Немецкие ученые в своей статье объяснили причину возникновения так называемых зеленых «вулканических» закатов, которые иногда наблюдаются даже в удаленных от извержения районах, вплоть до противоположной стороны земного шара, и описали частоту их появления после мощных извержений вулканов.
Кракатау — это действующий вулкан, расположенный на острове, который носит то же название, в Индонезии. На протяжении своей истории он неоднократно извергался, однако самым сильным было извержение произошло в августе 1883 года.
В результате извержения в атмосферу поднялся столб раскаленных газов и пепла высотой 28 километров, а взрывы сопровождались громкими звуками достигала 310 децибел — это значение превышает болевой порог для человека (который составляет 110–120 децибел). Звук был отчетливо слышен на расстоянии нескольких тысяч километров от места извержения, вплоть до Австралии. При такой колоссальной интенсивности звука у людей, находившихся в 60 километрах от Кракатау, происходили разрывы барабанных перепонок. Помимо этого, извержение спровоцировало цунами, волны которого в узких проливах достигали 36 метров в высоту. Взрывная волна распространилась вокруг Земли семь раз, а эхо от взрыва фиксировалось учеными в течение 15 дней.
После прекращения вулканической активности значительная часть острова Кракатау и близлежащие острова образовали кальдеру, то есть вулканическую впадину. Море затопило образовавшуюся котловину.
Согласно различным оценкам, объем выброшенного материала составил 18 кубических километров. В атмосферу попало большое количество вулканической пыли и газов, главным образом оксида серы. Спустя несколько месяцев после извержения люди во всем мире стали замечать необычно яркие зеленые закаты, известные как «вулканические».
Например, о таком явлении сообщалось в отчетах Лондонского королевского общества, кроме того, зеленые закаты задокументировал английский метеоролог XIX века Ролло Рассел ( Rollo Russel). В записи от 25 ноября 1883 года он указал: «Сегодня на закате я наблюдал яркое зеленовато-белое свечение, которое стало интенсивнее примерно через 10 минут после захода солнца».
Ученые уже давно установили, что вулканические закаты, включая фиолетово-красные, возникают из-за аэрозолей, рассеивающих солнечный свет. Но характеристики твердых частиц, вызывающих зеленый цвет заката, долгое время оставались невыясненными.
Группа немецких физиков во главе с Кристианом фон Савиньи ( Christian von Savigny) из Грайфсвальдского университета приблизились к ответу на этот вопрос. Исследователи воссоздали событие, произошедшее в августе 1883 года, и использовали программу SCIATRAN, для изучения рассеяния солнечного света вулканическими аэрозолями в атмосфере на разных длинах волн и определения параметров твердых частиц, вызывающих возникновение зеленых закатов, была проведена исследовательская работа. Результаты работы опубликованы в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.
Установлено, что через несколько месяцев после извержения вулкана небо может приобретать зеленоватый оттенок при определенных условиях.
Для эффективного воздействия требуется определенный размер частиц сульфатного аэрозоля в стратосфере, варьирующийся от 500 до 700 нанометров. Согласно результатам моделирования, именно этот диапазон размеров обуславливает наиболее заметное аномальное рассеяние света зеленого спектра, длина волны которого составляет от 495 до 570 нанометров).
Во-вторых, аэрозольная оптическая толщина, значение параметра, используемого для оценки влияния аэрозолей на уменьшение солнечной радиации, должно находиться в диапазоне от 0,2 до 0,3.
В-третьих, концентрация стратосферного озона в среднем должна составлять 400 единиц Добсона. Кроме того, требуется четко определенный интервал, обозначаемый как зенитного угла Солнца — температура воздуха может колебаться от 91 до 98 градусов. Зенитный угол, то есть угол между солнечным лучом и вертикальной линией, показывает высоту солнца над горизонтом.
Зеленые «вулканические» закаты наблюдались крайне редко, последний раз – после извержения Кракатау в 1883 году. Таким образом, это необычное физическое явление. Ученые проанализировали ледяные керны, содержащие информацию о вулканических извержениях, и выяснили, что извержения достаточной мощности для появления зеленых закатов случаются приблизительно раз в сто лет.