Спрайты, эльфы и синие струи (ФОТО)

У нас над головой, в атмосфере Земли, происходят удивительные явления, многие из которых люди обнаружили совсем недавно. Лишь в конце XIX века были открыты серебристые облака. И только 30 лет назад впервые удалось сфотографировать фантастически красивые «высотные молнии», место обитания которых — мезосфера Земли. Предлагаем вам посмотреть на спрайты, эльфы и синие струи в нашей галерее.

В последние 20 лет электрические разряды в верхней атмосфере и сопутствующее излучение в разных диапазонах стали пристально изучаться. Для их исследования устанавливают специальные камеры в горах или на орбитальных спутниках.

Большинство из этих процессов наблюдается в мезосфере, третьем от поверхности планеты слоев атмосферы. В зависимости от широты и времени года границы этой области меняются, но она начинается на высоте около 50–65 километров и заканчивается на высоте 85–100 километров от поверхности земли. В то же время высота появления обычных молний обычно не превышает 16 километров.

Hsiang-Yao

spaceweathergallery.com

Исторически первым изученным подобным феноменом являются спрайты. Они представляют собой электрические разряды, бьющие вверх над грозами или кучево-дождевыми облаками. Спрайты выглядят как вспышки оранжево-красного сияния, у которых часто можно выделить основную часть, «ствол», и многочисленные ответвления.

Спрайты над Северной Италией, август 2019 года. spaceweathergallery.com

Спрайты

Существуют отдельные свидетельства очевидцев, описывающих подобные явления как минимум с конца XIX века. В начале XX существование таких разрядов предполагалось теоретически. Однако только в июле 1989 появились фотографические подтверждения феномену — их получили ученые из Университета Миннесоты. С тех пор спрайты регулярно фиксируются как учеными, так и любителями и даже космонавтами с борта МКС.

Красный спрайт, сфотографированный с борта МКС, над центральной Мьянмой (красные столбы над ярко освещенным пятном). NASA-Johnson Space Center

Спрайты нередко ошибочно относят к высотным молниям, но в них не происходит нагревания вещества до характерных для настоящих молний температур. Спрайты больше похожи на разряды в люминесцентных лампах, их можно отнести к связанному с холодной плазмой явлению.

Спрайты в виде крыльев ангела, январь 2015 года, Бискайский залив. lightningwizard.com

Спрайты над штормовыми облаками в Средиземном море в районе Барселоны, декабрь 2014 года. lightningwizard.com

Спрайты над Балеарским морем. lightningwizard.com

Часто вместе со спрайтами наблюдается другое явление, получившее название «эльфы» (ELVES, Emission of Light and Very Low Frequency perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources — «излучение света и очень низкочастотные возмущения из-за импульса от электромагнитного источника»). Они выглядят как быстро расширяющиеся дискообразные области красноватого свечения, которые могут достигать сотен километров в поперечнике.

Яркий эльф, слегка похожий на гравитационную волну, январь 2015 года, Бискайский залив. http://lightningwizard.com

Как правило, эльфы возникают на высотах порядка 100 километров над мощными штормами и длятся всего несколько миллисекунд. Считается, что механизм их свечения связан с излучением возбужденных молекул азота, которые получают энергию от электронов, ускорившихся из-за разрядов в нижележащем шторме.

Красный спрайт над белой молнией во время шторма, к северо-востоку от Мехико

Связь эльфов со спрайтами до конца не ясна. Более того, спрайтам иногда на несколько миллисекунд предшествует красноватое гало, которое часто путают с эльфами. Гало также обладает дискообразной формой, но их взаимосвязь со спрайтами установлена более надежно.

Гигантская синяя струя над Китаем, август 2016 года. apod.nasa.gov

Еще один феномен — синие струи (blue jets). Они выглядят как исходящие из наиболее активных центров грозовых облаков светящиеся потоки. По мере распространения вверх они постепенно расширяются с углом раствора порядка 15 градусов. Их свечение постепенно сходит на нет на высоте около 40—50 километров.

Синяя струя. Wikimedia commons

Синие струи намного ярче спрайтов, обладают другим цветом, но наблюдаются значительно реже. Ранее считалось, что они не связаны напрямую с обычными тропосферными молниями, но сегодня ученые склоняются в сторону существования подобной зависимости.

Кирилл Игамбердиев
Тимур Кешелава