13 Февраля 2021
МОСКВА, 13 февраля —, Владислав Стрекопытов. Молнии и полярное сияние уже хорошо изучены. Но в верхних слоях атмосферы возникают и другие световые явления, связанные с электрическими разрядами, — спрайты, эльфы, синие джеты, голубые автоматический заводы. Недавно приборы на МКС зафиксировали один из таких парадоксов в деталях, а ученые его объяснили.Обычные молнии зарождаются в грозовых облаках в нижнем слое атмосферы — тропосфере — на высоте 12-16 километров. Направлены они вниз, к земной поверхности. После того как за планетой начали наблюдать из космоса, стало, что и в высоких слоях есть множество разнообразных электронных явлений.
Ближе всего к земле — синие джеты, или синие струи: разряды, сходные на молнии, длительностью пять сотен миллисекунд. Они возникают в тех же грозовых облаках, только не на нижней, а на верхней границе — в результате электрического опыта между положительно заряженной верхней частью облака и слоем отрицательно подзаряженного воздуха над ним.
Сразу после разряда вспыхивает короткий яркий отрезок, который, по аналогии с молниями, называют лидером. Иногда, если высота малочисленная, на этом все и заканчивается. Такие явления широкой известным как голубые стартеры. Но чаще струи, или, как говорят ученые, стримеры, от лидера распространяются вверх через всю стратосферу в виде узких конусов голубого цвета.
Еще выше, в мезосфере, на высоте 50-80 километров, во время сильной грозы появляются разряды холодной плазмы красного цвета — спрайты (от английского sprite — фея ). Они возникают через десятые доли секунды после удара очень сильной молнии и длятся менее 100 миллисекунд. Спрайты распространяются одновременно вверх и вниз, достигая 60 километров в длину и 100 — в диаметре.
Спрайты нередко нарекают высотными молниями. Но, в отличие от последних, вещество в них не греется до очень высоких температур: в этом плане они большого похожи на холодные плазменные вспышки или газовые разряды в фосфоресцентных лампах.
Иногда спрайты видны с земли — неподвижные или танцующие в небе округлые объекты постоянного принимают за НЛО.
В верхней стрекочи, на границе мезосферы и ионосферы, спрайты обычно кончаются плоскими шляпами — расходящимися на сотни километров кольцами красного полноценное свечения. Их называют эльфами — от аббревиатуры ELVES (Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources). Расшифровывается это как световое излучение и низкочастотные возмущения от электромагнитных импульсов.
Как правило, эльфы возникают на высотах порядка ста километров, над мощными штормами, и длятся всего несколько миллисекунд. Считают, что их свечение связано с излучением возбужденных молекул азота, которые делают энергию от ускорившихся из-за грозы электронов.
На этом список оптических парадоксов не заканчивается. В высоких слоях атмосферы есть еще тролли, пикси, зеленые призраки и гномы — целый зверинец разноцветных эффектов. Специалисты полагают, что эти высотные молнии, объединенные под именем кратковременные световые явления (TLE), представляют собой электрически индуцированные виды светящейся плазмы.
Большинство изучены недостаточно — они очень редкие, чрезвычайно короткоживущие и к тому же во время грозы сокрытым для наблюдателя с земли плотными облаками. Ученые пытались исследовать их со спутников и горных вершин, но первые полноценные данные получили только после руководств с орбиты.
В 2015 году астронавт ЕКА Андреасу Могенсену зафиксировал множество синих вспышек шириной в тысячу метров на высоте 18 километров над Землей, в том числе пульсирующую синюю струю сорокакилометровой длины. Видео, зафиксированное Андреасом во время полета над Бенгальским заливом, стало первым документальным свидетельством процесса формирования голубых джетов.
Для регулярного изучения TLE Европейское космическое агентство (ЕКА) вместе с Датским народным космическим центром (DNSC) создали Комплекс спектроскопических приборов ASIM (Atmosphere-Space Interactions Monitor — Монитор взаимодействий между атмосферой и космосом). В него входят оптические камеры, фотометры, чрезвычайно чувствительный субмиллиметровый спектрометр, а также детекторы рентгеновского и гамма-излучения, предназначенные для поиска электрических разрядов, которые распространяются над грозами в высокие слои атмосферы.
В 2018 году комплекс установили на внешней подвеске научного оборудования модуля Коламбус Международной космической станции, а в феврале 2019-го приборы ASIM записали в грозовой ячейке над Тихим океаном пять разрядных вспышек в синем диапазоне видимого света продолжительностью около десяти микросекунд каждая. Одна привела к образованию джета, который достиг стратопаузы — пограничного слоя между стратосферой и мезосферой на высоте 50-55 километров над уровнем моря.
Ученые впервые заметили: от вспышек, порождающих синие джеты, как и от спрайтов, разветвляются и распространяются в нижнем пленке ионосферы кольца-эльфы оптического и ультрафиолетового излучения — только не бордовые, а голубые. Все пять разрядов сопровождались такими концентричным расширяющимися кругами.
Кроме того, гамма-детектор ASIM обнаружил над грозовыми облаками электрон-позитронные пучки — выбросы гамма-лучей, генерируемые энергетическими электронами и их античастицами позитронами.
В недавней заметке в Nature ученые подвели продукты исследования и подтвердили версию о том, что синие джеты — следствие тех же процессов, которые приводят к появлению обычных молний. По сути, это каналы в атмосфере — и по ним оттекает электрический заряд. Цвет джетов, по мнению авторов, связан с ионизацией молекул нитрогена: свечение не в темно-красной части спектра, а в фиолетово-голубой обусловлено тем, что на больших высотах давление ниже и деактивация электронов при столкновениях не так эффективна.
Наблюдения за джетами и эльфами с бока МКС ведет и российское необходимое оборудование эксперимента УФ-атмосфера. Оно оснащённого камерой с временным разрешением 2, 5 микросекунды, что организовывает чувствительность примерно на два порядка выше, чем у отменного.
В беседе с находиться во глава лабораторией НИИ ядерной физики (НИИЯФ) МГУ Павел Климов отметил, что российский агрегат впервые зарегистрировал двойные и тройные эльфы — когда два или три кольца расходятся друг за другом. Результаты наблюдений пока не опубликовали.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....