Keskatmosfääri pilved: polaarstratosfääripilved ehk pärlmutterpilved
Atmosfääri saab jaotada kihtideks vastavalt sellele, mille võtame aluseks. Pilvede puhul on üldiselt väga tähtis temperatuur ja selle muutus seoses kõrgusega. Võttes temperatuuri atmosfääri kihtideks jaotamise aluseks, asub kõige madalamal troposfäär, mille tähtsaimaks tunnuseks on temperatuuri langemine kõrguse suurenedes ja kus on õhk tihe ja niiskust palju. Selletõttu tekivadki enamik pilvi ja kujuneb ühtlasi meie igapäevane ilm just troposfääris.
Fotosid pärlmutterpilvedest vaata SIIT
Selle kohal asub stabiilne tropopaus, kus temperatuur püsib kõrguse suurenedes konstantne või isegi veidi tõuseb.
Tropopausi kohal asub stratosfäär, kus temperatuur tõuseb, sest lühilaineline kiirgus neeldub osoonis. Viimase puudumisel tõenäoliselt jätkuks troposfäär.
Umbes 50 km kõrgusel algab mesosfäär, kus on väga hõre õhk ja temperatuur jälle langeb vastavalt kõrguse suurenedes. See on külmim piirkond Maa atmosfääris, kus temperatuur võib langeda madalamale kui -100°C. Mesosfäär ulatub umbes 80 km kõrgusele, kust edasi algab mesopaus.
Keskatmosfääriks loetakse stratosfääri, mis algab tropopausiga (kõrgus oleneb aastaajast ja geograafilisest laiusest), ulatudes 12-50 km kõrgusele, ja mesosfääri, mis ulatub kuni 80 km kõrgusele maapinnast.
Madalatmosfääriks on troposfäär, mis algab maapinnalt ja ulatub 7-20 km kõrgusele. Erinevalt troposfäärist on keskatmosfääris äärmiselt vähe niiskust, mistõttu pilvi tavaliselt ei teki. Väga harva siiski teatud tingimustel tekib pilvi, mida soodustab asjaolu, et kümnete km kõrgusel maapinnast (stratosfääri alumises osas ja mesosfääris) on väga madala temperatuuri tõttu küllastava veeauru rõhk väga väike, mistõttu isegi väikesest niiskusehulgast piisab pilvede tekkeks.
Keskatmosfääri pilvede hulka kuuluvad polaarstratosfääripilved ja polaarmesosfääripilved. Mõlema pilveliigi puhul kasutati varem teist nimetust (vastavalt pärlmutterpilved ja helkivad ööpilved), kuid kuna nimetused ei olnud informatiivsed, siis võeti kasutusele uued nimetused, mida kasutatakse eriti tihti just pärlmutterpilvede märkimiseks.
Polaarstratosfääripilved ehk vanema nimetusega pärlmutterpilved oma erksate pastelsete toonide tõttu on talvise stratosfääri pilved. Neid märgati esmakordselt 1870. aastal. Siis määrati nende kõrguseks 27 km.
Tegemist on haruldase pilvetüübiga, kuid vaatepilt on unustamatu, sest need on tavaliselt erksalt vikerkaarevärvilised ja pastelsed (irisatsioon) ning sageli lainekujulised. Et neid pilvi saab näha tund või kaks enne või pärast päikesetõusu või-loojangut ning näivad seisvat ühe koha peal, siis annab see tunnistust polaarstratosfääripilvede suurest kõrgusest.
Täpsemalt tekivad need tropopausi kohal, kui temperatuur langeb väga madalale (-80°C ümber). Sagedamini on sellised tingimused talvise Antarktika kohal (polaartsükloni tuultebarjääriga isoleeritud väga külm õhk), kuid ka põhjapoolkeral võib neid vahel tekkida, eriti mäestike tõttu tekkivate õhulainete kaasabil, mis sunnib atmosfääris õhku kogu selle kihistuses tõusma, mis on võimalik õhkkonna suure stabiilsuse tingimustes. Viimane on põhjuseks, miks neid nähakse Norras, Islandil, kuid ka Põhja-Ameerika arktilistel aladel, kus on mägismaastik; väga harva Šotimaal. Antarktikas näitavad need pilved stratosfäärsete tormide olemasolu. Sama võimalus võib-olla ka põhjapoolkeral juhul, kui pole näha läheduses mägesid, mis aitaksid nende tekkele kaasa.
Eestis praktiliselt polaarstratosfääripilvi ei näe või kui näeb, siis on tegemist väga haruldase juhusega. Pilvejahi konkursile saadeti küll foto nendest pilvedest, kuid selgus, et tegemist on võltsinguga. Minuni on varasemast jõudnud vaid teade Ü. Kestlase kaudu, mille kohaselt on väidetavalt kunagi neid Lääne-Eestis ka nähtud, kuid kindlad tõendid paraku tollest vaatlusest puuduvad. Lähiminevikust on ilmselt vaadeldud veel näiteks 18/19. juunil 2004. aastal, mille kohta võib leida märkmeid: http://forum.planet.ee/showthread.php?t=46598 ja
http://vaatleja.obs.ee/node/3027, kuid selle usaldusväärsuse kohta on raske midagi öelda, sest viimase lingi alt on arvatav foto kaduma läinud.
Polaarstratosfääripilvede nägemise tingimused taevas sarnanevad helkivate ööpilvede omaga, sest suure kõrguse tõttu saab neid Maa kumeruse tagant valgustada päike, kui viimane on pisut horisondist madalamal ja nii muutuvad need pilved hommiku-või õhtutaevas nähtavaks, kuigi päikest ei ole näha.
Eristatakse I ja II tüüpi polaarstratosfääripilvi vastavalt nende keemilisele koostisele. II tüüpi pilved koosnevad ainult jääkristallidest, kuid I tüüp koosneb suuremal või vähemal määral ka väävel-või lämmastikhappe külmunud piisakestest (lisaks võib-olla jääkristalle), mis on väga väikesed. Kuna võimalusi on palju, siis on I tüübil mitu alavormi. II tüüpi polaarstratosfääri pilved, mis koosnevad jääkristallidest, tekivad madalamal temperatuuril (alla -85°C), kui I tüüpi pilved (alla -78°C) ning seetõttu on II tüüpi pilved märksa haruldasemad.
Et polaarstratosfääripilved sisaldavad lisaks veele tihti happeid, siis on neil pilvedel tähtis roll osoonikihi vähendamises, sest lämmastikhape aitab kaasa (on katalüsaatoriks) reaktsioonidele, mille käigus vabaneb kloori ja broomi aatomeid, mis lagundavad aktiivselt osooni molekule.
Ebatavaliselt sageli nähti polaarstratosfääripilvi Skandinaavias 2008. aasta jaanuaris, kui kuu teises pooles märgati neid pea igal teisel päeval. Nende äkiline sagedase ilmumise põhjus on senini jäänud välja selgitamata.
Polaarstratosfääripilved on väga värvilised.
Foto: Ross Salawitch; http://www.jpl.nasa.gov/releases/2004/108.cfm {{PD-USGov-NASA}})