Lichtende nachtwolken aan de hemel: hoe ontstaan ze?

Normale, klassieke wolken komen voor in de onderste lagen van de atmosfeer: lage wolken hangen in de onderste 2 kilometer, middelhoge wolken komen voor tussen 2 en 6 km, en hoge wolken halen hooguit 20 km.

Maar daarnaast bestaat er nog een categorie wolken die, zoals weerman Frank Deboosere het zegt, "duidelijk in een nog hogere divisie speelt". Dat zijn de lichtende nachtwolken die voorkomen op zo'n 75 tot 85 kilometer hoogte.

Onder normale omstandigheden zijn deze ijle wolken niet te zien, maar wanneer de zon vanaf einde mei tot halfweg juli laag onder de noordelijke horizon staat, kunnen we deze wolken wel zien, geruime tijd na zonsondergang en voor zonsopgang.

Dat komt omdat deze wolken als het ware van onderuit door de zon verlicht worden, en dit zonlicht weerkaatsen zelfs al is de zon voor ons niet meer te zien omdat ze achter de horizon zit.

(lees voort onder de afbeelding)

Als de zon op minder dan of hoogstens 6 graden onder de horizon staat, verlicht ze nog een deel van de nachthemel terwijl ze voor een waarnemer (observer) niet meer zichtbaar is.

Gewone wolken (tropospheric clouds, de troposfeer is de onderste laag van de atmosfeer, tot zo'n 18 kilometer hoog) vallen in de schaduw en weerkaatsen dus geen licht.

NLC's (Noctilucent clouds, lichtende nachtwolken) worden nog wel bereikt door het zonlicht, weerkaatsen dat, en zijn daardoor zichtbaar.

Aan de basis van de nachtwolken liggen de talrijke erg kleine deeltjes, bijvoorbeeld stof van meteorieten, in de stratosfeer, het deel van de atmosfeer tussen de troposfeer en zo'n 70 kilometer hoogte, en de mesosfeer, die tot 90 kilometer hoog gaat. Ook deeltjes van vulkaanuitbarstingen en stof uit de onderste lagen van de atmosfeer kunnen waarschijnlijk bijdragen aan de vorming van lichtende nachtwolken.

Die deeltjes alleen zijn echter niet voldoende, er is ook nog waterdamp nodig, en erg koude temperaturen, tussen zo'n -90 en -145 graden. Onder die omstandigheden vormt zich dan een laagje ijs op de deeltjes, zoals rijp op het aardoppervlak, en het is dat ijs dat het zonlicht weerkaatst naar de aarde, zodat we de wolken kunnen zien.  De koude temperaturen zijn meteen ook de reden waarom lichtende nachtwolken voornamelijk in de zomer ontstaan, omdat dan, merkwaardig genoeg, de mesosfeer het koudst is.

Lichtende nachtwolken hebben soms een schubachtig uitzicht, of ze bestaan uit lange golven, en ze veranderen snel van vorm. Dat komt doordat er op de hoogte waar de wolken ontstaan, zeer sterke luchtstromingen voorkomen. Horizontaal stroomt de lucht er met een gemiddelde snelheid van 150 km/u, en er zijn uitschieters van 500 tot 700 km/u. Bovendien zijn er ook sterk dalende of stijgende luchtstromingen, zodat het niet verwonderlijk is dat de wolken snel van vorm veranderen. 

Opvallend aan de nachtwolken is hun kleur: gewone wolken zijn 's nachts donker en grauw, de lichtende nachtwolken zijn daarentegen zilverwit of lichtblauw. De wolken zijn ook bijzonder ijl, zodat de sterren er zichtbaar in blijven.

Wanneer lichtende nachtwolken te zien zullen zijn, valt niet te voorspellen, maar het loont zeker de moeite om op een heldere zomeravond na zonsondergang de hemel in noordwestelijke of noordelijke richting een tijd in het oog te houden.

(lees voort onder de afbeelding)

Een lichtende nachtwolk boven Orlando in Florida die veroorzaakt werd door de lancering van een SpaceX Falcon 9-raket.

Het is gebleken dat de uitlaat van Space Shuttles kleine, individuele nachtwolken veroorzaakte. Die uitlaat bestond na het loskoppelen van de Solid Rocket Booster, bijna uitsluitend uit waterdamp.

In augustus 2014 veroorzaakte de lancering van een SpaceX Falcon 9 ook lichtende nachtwolken in de hemel boven Orlando in Florida. Die wolken doken op zo'n 90 minuten na de lancering.

Lichtende nachtwolken werden pas in 1885 voor het eerst gezien, twee jaar na de enorme uitbarsting van de vulkaan Krakatoa in Indonesië. Omdat ze pas zo recent ontdekt werden, aan het begin van de Industriële Revolutie, en ze sindsdien meer en meer lijken voor te komen, is er gesuggereerd dat er een verband is met de klimaatverandering.

Klimaatmodellen voorspellen dat een toename van broeikasgassen een afkoeling van de mesosfeer veroorzaakt, wat zou maken dat de erg koude temperaturen die nodig zijn voor het ontstaan van nachtwolken, meer zouden voorkomen. 

Een andere theorie stelt dat het broeikasgas methaan, waarvan de concentratie de afgelopen 100 jaar verdubbeld is in de atmosfeer, leidt tot de vorming van meer waterdamp in de meestal erg droge bovenste lagen van de atmosfeer. Ook dat zou de vorming van lichtende nachtwolken bevorderen.

Het verband tussen de opwarming van de aarde en lichtende nachtwolken blijft echter nog omstreden.