Эльф со спрайтом

Сотрудники Праттовской инженерной школы при университете Дьюка (США) с помощью особой быстродействующей камеры смогли сделать видеозапись таинственных и плохо известных даже ученым атмосферных явлений – так называемых спрайтов, происходящих при сильных грозах. Запись проводилась во время мощных гроз над Великими равнинами летом 2005 года. Результаты анализа 22 февраля публикует журнал Geophysical Research Letters.

Эльфы (красноватые кольцеообразные вспышки), спрайты (красные вспышки) и голубые джеты (их также называют синими струями) –
малоизученные проявления грозовой активности. Для наблюдателя они выглядят так, словно молния бьет из облака не на Землю, а в космос (в его электросферу), образуя гигантский долгоживущий, по сравнению с обычной вспышкой молнии, столб света над облаками...

Полученные данные позволят понять физику и химию «жизни» неуловимых электрических эффектов. Пока же ученые сумели лишь разобраться в структуре спрайтов и в процессах, благодаря которым они появляются на свет. По словам доцента школы Пратта Стивена Каммера, их исследование – «необходимый шаг, чтобы объяснить (в будущем) динамику спрайтов и их влияние на верхние слои атмосферы».

О первых попытках видеосъемки спрайтов сообщалось в 1999 году. Вскоре ученые предприняли еще одну – с помощью делающей до тысячи кадров в секунду видеокамеры, но также безуспешно.

Камера инженеров Праттовской школы в секунду делает уже 5 тыс. кадров.

Дело в том, что продолжительность вспышки спрайта обычно составляет 10–100 миллисекунд, поэтому невооруженным глазом, в среднем воспринимающим мерцание не короче 300-400 миллисекунд, спрайт разглядеть невозможно. Хотя в местах, где распространены сверхмолнии, он возникает довольно часто. К тому же спрайт формируется на высоте 50-100 км, над грозой, и от Земли надежно закрыт лежащими ниже тучами.

Наилучшим местом для наблюдения спрайтов считаются обсерватории на горных пиках на расстоянии 100–300 миль от шторма.

С учетом всех особенностей исследователи Пратта и выбрали точку для своих измерений – полевую станцию Yucca Ridge Field Station в Форт-Коллинсе, Колорадо. Оставалось только ночь за ночью ждать и караулить момент, когда начнет собираться подходящая гроза.

Как рассказал участник исследования Николас Джоги, иногда спрайты следуют друг за другом раз в 10–15 минут, а иногда можно увидеть всего два спрайта за четыре часа. На телеэкране, даже когда наблюдатель знает, с чем он имеет дело, можно увидеть только короткую вспышку. Но затем при восстановлении полученного быстродействующей камерой изображения становится ясно: спрайт – это очень красиво, по выражению Джоги. Всего ученым удалось 76 записей, на 66 из них хорошо различимы отдельные элементы спрайта.

Как показывают наблюдения, спрайты обычно возникают над поверхностью грозовых облаков, имеют длину около 50 миль, причем наполовину состоят из «головы» – наиболее яркой нижней части, выше – тонкие светящиеся линии.

Видеонаблюдения позволили обнаружить очень короткие спрайты. Специалисты считают, что возникновение их связано не только с возбуждением среды мощными радиоволнами, сопровождающими разряд молнии, но и с воздействием частиц высокой энергии космического излучения.

Присущая спрайтам высокая интенсивность энергии активно влияет на химический состав атмосферы, считает Каммер. И тем самым делает изучение этого атмосферного явления крайне важным: «Электроны с таким количеством энергии помимо света вполне способны порождать неожиданные химические соединения. Эти соединения могут быть достаточно долговечными и свободно перемещаться сквозь атмосферу».

Впрочем, эльфы и спрайты – далеко не последняя загадка земной атмосферы.

В январе 2003 года Reuters передавал, что экипаж шаттла Columbia во время своего трагического полета снимал на видеопленку грозу над Африкой. Тогда астронавты зафиксировали огромную светящуюся дугу длиной в несколько сотен миль, протянувшуюся параллельно поверхности Земли. Дуга заметно отличалась от эльфов и спрайтов, она представляла собой красную веткообразную структуру, как предположили астронавты, азотного происхождения. Так что геофизикам есть за чем гоняться по ночному небу.