Luke urodził się w Londynie, ale ojciec, Robert Howard, posłał go do gimnazjum do podlondyńskiej miejscowości Burford. Tam, w przerwach między greką i łaciną, zapewne wylegiwał się na trawniku, wpatrując się w niebo. A był to podobno czas, gdy na niebie było co oglądać. Po licznych erupcjach wulkanicznych na Islandii i w Japonii w atmosferze znajdowało się mnóstwo pyłów, które nadawały niebu brylantową poświatę, wzbudzając zachwyt, zwłaszcza podczas wschodów i zachodów słońca.

Nadał chmurom imiona

Młody Luke musiał być dobrym obserwatorem, skoro kilkanaście lat później, już jako farmaceuta, w gronie ludzi ciekawych wiedzy (był członkiem tzw. Askesians Society) przedstawił swoje opracowanie, w którym pojawiły się po raz pierwszy terminy: Cirrus, Cumulus, Stratus, Nimbus. One zapoczątkowały naukowe „porządkowanie nieba”. Niewykluczone, że pomysł Howarda umarłby śmiercią naturalną, jak wiele innych prób, ale zyskał sobie, zupełnie nieoczekiwanie, niezwykłych popularyzatorów jego idei. Gdy praca Howarda została przetłumaczona na niemiecki, zachwycił się nią Wolfgang Goethe, znany z przyrodniczych zainteresowań. Poeta napisał na jej temat esej oraz cztery krótkie wiersze (zatytułowane tak, jak imiona chmur nadane przez Howarda). Klasyfikacja Howarda stała się głośna w kręgach artystycznych i intelektualnych całej Europy. Wzięli ją sobie do serca malarze, którzy dzięki temu unikali oczywistych błędów przy malowaniu pejzaży.

Jednak nikt by dzisiaj nie pamiętał o pomyśle Howarda, gdyby rozwój meteorologii nie potwierdził trafności spostrzeżeń angielskiego farmaceuty. Najogólniej bowiem chmury, jeśli przyjrzeć się ich kształtom i wysokości, na jakiej występują, tworzą trzy rodziny i grupują się w trzech piętrach wysokościowych. Wprowadzony przez Howarda podział odpowiada tym piętrom: cirrusy to chmury piętra wysokiego (10–12 km), cumulusy – piętra środkowego (6–8 km), a stratusy – piętra niskiego (do 2 km). Nazwę Nimbus wprowadził Howard na oznaczenie wszystkich chmur, z których pada deszcz. XIX-wieczni naukowcy, doceniając zalety klasyfikacji Howarda, postanowili sprawdzić, czy ma ona charakter uniwersalny. Brytyjscy meteorolodzy, Clement Ley i Ralph Abercromby, zbierali dane z całej kuli ziemskiej, a nawet organizowali specjalne wyprawy, podczas których rysowano i fotografowano chmury. Potwierdzono, że kształty chmur są wszędzie takie same. Dlatego Abercromby ze Szwedem Hugonem Hildebransonem opracowali uzupełnioną i nieco zmodyfikowaną klasyfikację, przyjętą przez całe środowisko na Międzynarodowym Kongresie Meteorologicznym w Monachium w 1891 r. Wkrótce powstał Międzynarodowy Atlas Chmur, który z niewielkimi zmianami, opracowanymi przez Światową Organizację Meteorologiczną, obowiązuje do dziś. Dzisiaj meteorolodzy, oprócz tego, że dzielą chmury na rodziny związane z piętrami wysokościowymi i 10 podstawowych rodzajów, podzielili je jeszcze na gatunki i odmiany. Gatunków jest 14, a odmian 9. Tak więc możemy spotkać chmurę „czworga imion”, np. Altocumulus stratiformis undulatus perlucidus, co można przetłumaczyć jako: średnia chmura kłębiasta o postaci warstwowej z pofalowaniem, przezroczysta.

Cirrus aviaticus

Wiek XX uzupełnił klasyfikację chmur o nowy rodzaj – chmury antropogeniczne. Współczesnym problemem stają się chmury Cirrus aviaticus – smugi kondensacyjne powstające za samolotami, głównie odrzutowymi, ale nie tylko, które oddziałują na ziemskie środowi- sko. Udowodniły to obserwacje, jakich dokonali Amerykanie po 11 września 2011 r. Po terrorystycznym ataku na World Trade Center zostały na wiele dni wstrzymane wszystkie loty samolotów cywilnych. Meteorolodzy stwierdzili, że dni były nieco cieplejsze, noce zaś nieznacznie chłodniejsze niż zwykle o tej porze roku. Różnica temperatury między dniem a nocą zwiększyła się o ok. 1,1 stopni Celsjusza. Według klimatologów – „było to prawdopodobnie konsekwencją dopływu dodatkowego promieniowania słonecznego docierającego w dzień do powierzchni ziemi i zwiększonej utraty promieniowania długofalowego w nocy, dzięki temu, że brak smug kondensacyjnych ułatwił odprowadzenie promieniowania w przestrzeń kosmiczną”. Wpływ smug kondensacyjnych zależy od stadium ich rozwoju – początkowo są gęstsze, co sprzyja krótkotrwałemu lokalnemu efektowi ochładzającemu. Później zasnuwają niebo cienką warstwą (jak Cirrostratus nebulosus) i mają działanie ogrzewające. Inaczej przedstawia się sytuacja w dzień, a inaczej w nocy. Na razie pytanie o sumaryczny wpływ smug kondensacyjnych na klimat pozostaje nierozstrzygnięte. A że problem nie jest błahy i szybko narasta, widać doskonale na zdjęciach satelitarnych w postaci niezwykłego zagęszczenia samolotowych cirrusów nad większymi miastami, gdzie smugi kondensacyjne stały się najbardziej znanymi i najczęściej występującymi chmurami na niebie.

Sposób na globalne ocieplenie?

Ale i „normalne” chmury spędzają sen z powiek klimatologom, zwłaszcza tym od globalnego ocieplenia. Para wodna w atmosferze jest przecież głównym gazem cieplarnianym. Tymczasem, jak stwierdza IPCC (Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu): „Chmury, ich właściwości i zachowanie stanowią główne nieokreślone i mało poznane czynniki determinujące przyszłe zmiany klimatu, a takie aspekty, jak typ zachmurzenia, położenie, zawartość wilgoci, wysokość chmur, kształt i wielkość cząstek chmurowych, czas ich życia decydują o tym, czy chmury będą wpływać na ocieplenie, czy też ochłodzenie klimatu”. Górna (ta zwrócona ku przestrzeni kosmicznej) powierzchnia chmur odbija z powrotem promieniowanie słoneczne, co sprzyja ochładzaniu. Dolna powierzchnia chmur (ta od naszej strony) odbija z kolei lub pochłania długofalowe, cieplne promieniowanie nagrzanej powierzchni ziemi, co daje efekt ogrzewania. Jak obliczyć, który mechanizm przeważa? Trzeba uwzględnić także wiele innych czynników, jak na przykład grubość pokrywy chmur. Nie jest wykluczone, że właśnie chmury są tym czynnikiem, który rozproszy nasze obawy związane z globalnym ociepleniem, zneutralizuje skutki wzrostu stężenia dwutlenku węgla w atmosferze. Może się okazać, że alarmistyczne apele i działania na rzecz ograniczenia emisji dwutlenku węgla są przedwczesne albo zbędne.

Srebrzysta tajemnica

Jeszcze większa zagadka czai się wysoko nad ziemią, tam, gdzie teoretycznie nie powinno być żadnych chmur – w mezosferze, a więc na wysokości 50–80 km. Nie powinno ich być, bo brak tam jąder kondensacji i pary wodnej, a temperatura wynosi ok. –130 stopni Celsjusza. A jednak są – wyglądem przypominają cirrusy, a dojrzeć je można, chociaż rzadko, w nocy. Mniej więcej godzinę po zachodzie słońca i godzinę przed wschodem. Dlatego nazywa się je nocnymi obłokami świecącymi albo obłokami srebrzystymi. Początkowo, a odkryto je w latach 80. XIX w., były wielką rzadkością. Dzisiaj panuje przekonanie, że pojawiają się coraz częściej. Tę obserwację niektórzy tłumaczą emisją do wysokich warstw atmosfery produktów spalania przez silniki rakiet kosmicznych i wahadłowców. Inna hipoteza wiąże ich pochodzenie z procesem globalnego ocieplenia, które ogrzewa dolną warstwę atmosfery, przyczyniając się jednak do ochłodzenia wyższych warstw. Bardziej prawdopodobny wydaje się pogląd, sformułowany na podstawie wyników badań przeprowadzonych przez satelitę AIM, wiążący tajemnicze obłoki z materią meteorytową, docierającą nieustannie do atmosfery ziemskiej z przestrzeni kosmicznej. To właśnie pył czy „dym meteorytowy” jest źródłem jąder kondensacji na granicy ziemskiej atmosfery. Pojawienie się zarodków kondensacji w warstwach przechłodzonej pary wodnej sprawia, że powstaje masa cząstek bardzo intensywnie odbijających światło. Nazwano je „pyłem diamentowym”. Materiał ten ma tak duży współczynnik odbicia, że gdyby nad całą powierzchnią Ziemi rozpostrzeć warstwę wody o grubości jednej setnej milimetra i zmienić ją w pył diamentowy, warstwa ta odbijałaby z powrotem w przestrzeń kosmiczną prawie całą napływającą energię słoneczną. Przemiana zaledwie 0,1 proc. pary wodnej w ziemskiej atmosferze w pył diamentowy wystarczyłaby do zamienienia kuli ziemskiej w kulę śnieżną.

Wielu próbowało

Wydawało się, że chmury są zjawiskiem tak niepowtarzalnym, tak szybko zmiennym w czasie, że nie jest możliwe znalezienie jakichkolwiek prawidłowości. Ale próbowano. Robert Hooke (1665 r.) dzielił niebo na: czyste, pokryte jak szachownica, niebo mgliste, niebo gęsto pokryte chmurami, niebo z chmurami włóknistymi, niebo wodniste (z chmurami jak łuski makreli), niebo ciemne, niebo faliste. Pełną uroku, poetycką klasyfikację zaproponował w „Hamlecie” Szekspir, pisząc o chmurach w kształcie łasic, wielbłądów i wielorybów, a także niedźwiedzi, lwów, gór i zamków. Societas Meteorologica Palatyna – towarzystwo naukowe z Mannheim (koniec XVII w.) podzieliło chmury wg koloru: białe, szare, czarne, żółto-pomarańczowe, czerwone, a także na cienkie, grube, włókniste, kamieniste, talerzowe, warstwowe, zgrupowane. Jean B. Lamarck (1802 r.) wyróżniał chmury zamglone, zmasowane, plackowate, rozwiane i zgrupowane.