Molnbevakare har nyligen fått rekordstora glimtar av de sällsynta molnen på himlen. Fantastiska vågiga blå moln har bildats i de högsta delarna av atmosfären över Europa och USA. Dessa moln ses normalt bara runt polerna, men denna sommar kommer att bli den bästa observationssäsongen på flera år – de har redan setts på de lägsta breddgrader som någonsin registrerats.

Dessa moln kallas "nattlyssnande" eller nattlysande moln, eftersom vi bara kan se dem i skymning och gryning. De bildas extremt högt upp i atmosfären, på cirka 80 km (50 miles) över jordens yta i en region som kallas mesosfären. Detta är ungefär fyra gånger högre än de högsta molnen vi normalt ser, de trasiga cirrusmolnen.

Eftersom luften är så tunn i denna del av atmosfären, det måste vara mycket kallare än 0°C för att vattnet ska frysa – -120°C faktiskt. Vi ser bara så låga lufttemperaturer i mesosfären runt nord- eller sydpolen när det är sommar.

Detta betyder konstigt nog att den del av atmosfären som ständigt befinner sig i solljus faktiskt är den kallaste punkten i atmosfären. Detta beror på att i mesosfären, luft strömmar bort från polen där det är sommar mot den där det är vinter. Detta ersätts av luft som stiger från lägre i atmosfären, som expanderar och kyler, vilket leder till extremt låga temperaturer.

Vattnet i nattlysande moln transporteras antingen upp i mesosfären från den lägre atmosfären, eller bildas när metan i mesosfären bryts ner genom att absorbera solens strålar. Men, för att moln ska bildas, de behöver också någon annan sorts partiklar för vattnet att kondensera på. I den lägre atmosfären, dessa är normalt aerosolpartiklar från damm, sand och salt.

Men i mesosfären, den huvudsakliga källan till dessa partiklar är från meteorer. När dessa klumpar av rymdskräp brinner upp i de högre skikten av atmosfären, de kan lämna efter sig spår av meteordamm. Och vid tillräckligt kalla temperaturer kan vattnet i mesosfären kondensera på detta damm och växa till moln.

Noctilucenta moln är så svaga att de bara är synliga för oss när resten av atmosfären är i mörker. Detta händer när solen är under horisonten och, som en strålkastare som pekar uppåt, belyser endast de högre delarna av atmosfären underifrån. Ljuset som studsar mot dessa moln passerar genom ozonskiktet innan det når våra ögon. Ozon absorberar rött ljus och låter blått ljus passera igenom, det är därför dessa moln får en slående blå färg.

Noctilucenta moln kan också visa oss hur atmosfären flödar vid kanten av rymden. Krusningarna som ses i dessa moln är från atmosfäriska gravitationsvågor. Dessa är precis som vågor på havets yta, men resa genom luften. De bildas när luft blåser över berg eller i åskväder, och kan resa ända in i de högsta punkterna i atmosfären. Även om luften kan se stilla ut i mesosfären, dessa vågor dominerar helt flödet, och vi kan se dessa annars osynliga vågor i nattliga moln.

Vad är det som orsakar de rekordstora molnen?

Den lägsta latituden där nattlysande moln ses varje år har rört sig gradvis söderut varje år sedan åtminstone 2002. Och i juni 2019 slogs rekordet för den lägsta punkt vi någonsin sett dessa moln när de dök upp inte långt från Los Angeles. Detta berodde på att mesosfären var konstigt våt, innehåller mycket mer vatten än vi brukar se. Detta kan bero på att en gigantisk planetvåg transporterar kall luft och fukt till nordpolen.

Vi är också i ett djupt solminimum, den period av solens 11-årscykel då den är minst aktiv. Det betyder att den ultravioletta strålningen från solen som vanligtvis förstör vattenmodulerna som bildar dessa moln är mindre intensiv, så att fler av dem kan bildas.

Mänskliga utsläpp kan också vara en faktor. Under de senaste 130 åren har vi släppt ut mer och mer metan i atmosfären, vilket gör att fler vattenmoduler produceras i mesosfären. Dessa moln var en gång en sällsynt syn för människor från det förflutna att observera, registrerades först efter att Krakatoas utbrott 1883 spydde ut en otrolig mängd damm i atmosfären. Men sedan dess har de blivit en mer och mer vanlig syn.

Så nästa gång du är ute efter mörkrets inbrott, slå upp. Du kanske bara ser de sällsynta molnen på himlen.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.