Спрайты и ученые из НАСА

Спрайты не дадут ученым из НАСА засохнуть
Недавно ученые из НАСА смогли более подробно изучить поведение высотных
молний, называемых спрайтами. И в этом им помогли видеокамеры спутников,
которые несколько месяцев снимали это явление природы, периодически
возникающее при сильных грозах. И хотя спрайты впервые открыли уже более 20
лет назад, об их природе до сих пор известно очень мало.
Спрайтами называют достаточно редкие разновидности грозовых разрядов. Они
представляют собой некое подобие молнии, которая возникает достаточно высоко — в
мезосфере и термосфере. Причем уже давно известно, что они появляются при очень
сильной грозе на высоте примерно от 50 до 130 километров (а высота образования
"обычных" молний, как мы знаем, не превышает 16-ти километров) и достигают в длину
до 60 километров и до 100 километров в диаметре. Но вот что удивительно — в
промежутке от тех самых 16-ти до вышеуказанных 50-ти километров не образуется ни
спрайтов, ни обычных молний.
В отличие от обычных "стрел Зевса", спрайты могут иметь яркую окраску. На большой
высоте эти молнии обычно имеют красный цвет — что неудивительно, поскольку на
высоте около 70 километров доминирующий там разреженный азот при прохождении
через него электрических разрядов дает красное свечение. Однако при приближении к
земной поверхности из-за роста давления и количества кислорода цвет спрайта обычно
изменяется на синий, голубой или белый. Интересно, что обычно спрайты возникают
группами, и, более того, собираются в некие круговые ассоциации, напоминающие
карусели из столбов света. При этом данные молнии подвижны и то и дело совершают
"танцующие" движения. Наблюдатели с Земли часто видят в небе огромные "свечи" (то
есть вертикальные столбы света), которые мечутся по грозовому небу — именно такое
"чудо" удалось наблюдать автору этих строк вовремя одной сильной московской грозы в
июне нынешнего года. Не удивительно, что многие, столкнувшись с этим необычным
явлением, считают, что видели НЛО. По данным ученых, такие "свечи" могут достигать
20 километров в высоту, а диаметр их пучка в некоторых случаях составляет 70
километров! Зрелище, согласитесь, весьма величественное. Физики утверждают, что
вообще-то спрайты распространяются одновременно вверх и вниз, но при этом
распространение вниз заметно больше и быстрее. Именно поэтому-то их, хоть и нечасто,
но все-таки можно разглядеть. Это уникальное явление природы ученые впервые было
зафиксировано в 1989 году, причем совершенно случайно. Тогда во время сильной грозы,
разразившейся над США 6-го июля, физики из Университета Миннесоты испытывали
новую чувствительную камеру для экспериментов на большой высоте. Вообще-то
видеокамера была направлена на звезды, однако в ее объектив попала та самая гроза,
бушевавшая вдали. И вот, после просмотра записи исследователи обнаружили странные
воронкообразные вспышки света длительностью несколько миллисекунд. Они возникали
примерно в 30 километрах над облаками, их длина составляла до 20 километров. Сразу
стало ясно, что речь идет о явлении, прежде науке неизвестном — о том, что это не могут
быть обычные молнии, тогда уже знали. Заинтересовавшись, исследователи внимательно
просмотрели съемки со спутников, сделанные во время грозы, и оказалось что временами
в кадр попадали десятки таких вспышек.
Вот так и были обнаружены спрайты. Однако о том, что это такое и почему возникает,
ученые и по сей день знают очень и очень немного. В свое время гипотезу о том, что такое
спрайт, выдвинул геофизикиз университета Тель-Авива Колин Прайс. "Молния во время
грозы может создать поле электрической напряженности в пространстве над собой, что
визуально будет выглядеть как вспышка света странной формы, которая обычно
называется спрайтом. Мы сейчас понимаем, что специфические разновидности молний
могут вызвать такой эффект выше в атмосфере", - предположил он.
Итак, спрайт — это всего лишь некое "отражение" обычной молнии. Однако это
предположение не может объяснить факт существования "мертвого пространства" — того
самого, что имеется между высотами в 16 и 50 километров нашей атмосферы, где уже нет
молний, но еще и нет спрайтов. Почему же существует этот разрыв? Ведь, по идее,
созданное молнией поле электрической напряженности должно существовать и в этом
промежутке? Увы, приходиться признать, что гипотеза Прайса по меньшей мере, не
полна. И вот недавно специалисты из НАСА, похоже, вплотную приблизились к тому,
чтобы разгадать загадку рождения спрайтов. С начала этого года проводилось
специальное исследование, в котором принимали участие видеокамеры нескольких
спутников, нацеленные именно на поиск таинственных спрайтов. В итоге сейчас ученым
досталось множество кадров, на которых представлены все разновидности этих высотных
молний.
В результате выяснилось, что прежние представления ученых о "мертвом пространстве"
не совсем корректны. Дело в том, что на некоторых кадрах были отчетливо видны
стремительные струи голубого цвета (исследователи назвали их "джетами" — по аналогии
со струями плазмы, бьющими из черных дыр), которые играли роль связующего звена
между обычными белыми молниями и красными спрайтами. Правда, зафиксировать их
удавалось нечасто — уж слишком быстро джеты преодолевали "мертвую зону". Тем не
менее, теперь связь спрайтов с обычными молниями можно считать доказанным фактом.
Проанализировав все данные, которые любезно предоставили спутники, исследователи
предположили, что возможно, спрайты рождаются следующим образом. Обычно при
ударе молнии электроны из нейтральной тучи уходят вниз, унося с собой отрицательный
заряд. Соответственно, наверху того самого облака остается область положительного
заряда. Однако не исключено, что иногда (примерно во время одного разряда из десяти,
притом самого сильного) все происходит наоборот. То есть именно положительный заряд
движется к поверхности Земле, а отрицательный шустро устремляется вверх, тем самым
рождая спрайт. Именно это явление в виде голубого джета и зафиксировали камеры
спутников. Тем не менее, почему иногда заряды меняются местами, ученые пока не
знают. Они лишь надеются, что новые данные помогут им это понять. Более того, по
словам специалистов НАСА, исследование спрайтов, несомненно, имеет и практическую
ценность. Мало того, что оно проясняет некоторые загадочные процессы, происходящие в
мезосфере, но и проливает свет на сам механизм возникновение молний, который тоже
пока не совсем ясен. Ну, а если удастся полностью разгадать и эту загадку, то тогда
возможно более точно прогнозировать возможность возникновения сильных грозовых
разрядов, опасных для людей и зданий. Сотрудники НАСА весьма довольны тем, что
финансирование проекта по изучению природы высотных молний будет продолжено и в
следующем годы. Как видите, все-таки одно полезное дело спрайты уже сделали — они не
дали ученым из этой организации "засохнуть" от безденежья…