Спрайты, или Чего ещё мы не знаем о молниях?

Недавно удалось провести одну из самых результативных съёмок спрайтов — уникальных молний, возникающих там, где их не должно быть, и демонстрирующих то, чего с молниями у поверхности быть не может.

Эти кадры, уверяют в НАСА, очень важны для выяснения природы спрайтов. Не в последнюю очередь потому, что снять такие события на видео исключительно сложно и удаётся это редко.

Вид с борта МКС. На фоне спрайта-эльфа (белая вспышка справа) крупнейшие мегаполисы планеты (остальные огни) просто меркнут. Но увидеть его с земли очень сложно: мешают обычные, низовые молнии. (Фото НАСА.)

Спрайты — явление и впрямь загадочное, даже, пожалуй, загадочнее пресловутых беззвучных молний Кататумбо. Более или менее точно можно сказать только то, что это редкий вид грозовых разрядов, бьющих в мезосфере и термосфере. Пока их регистрировали на высотах от 50 до 130 км. А узнали об их существовании только в конце 80-х. Хотя в длину спрайты могут тянуться на 60 км, а в диаметре достигают 100 км, по форме напоминая воронки, длятся они обычно от 10 до 100 мс.

Ещё до 80-х (то есть до обнаружения спрайтов) спутники делали десятки снимков этого явления. Но специфика орбитальных сессий в том, что они дают очень много материала, который попросту некому разбирать со всем тщанием, оттого и открыть спрайты удалось лишь случайно — при помощи скоростной камеры.

По цвету они весьма необычны: до 70 км — красные, а ниже напоминают нормальные молнии — становятся синими. Объясняется это тем, что электрический разряд в азотной среде даёт именно красный цвет, а чем больше кислорода в атмосфере (выше 70 км давление низко, а кислорода мало), тем ближе цвет разряда к синему.

Физическая природа спрайтов загадочна. Выше 16 км нормальные молнии не возникают. А ниже 50 км не бывает спрайтов! Кроме того, по итогам наблюдений известно, что спрайты появляются над районами очень сильных гроз в тропосфере. То есть они явно связаны с более низкими слоями атмосферы. Но почему тогда в стратосфере, между нижними и верхними молниями, почти никогда ничего нет? Голубые джеты, «связывающие» обычные молнии и красные спрайты, возникают очень редко, намного реже самих красных спрайтов.

Основная гипотеза о природе этого необычного явления такова: в норме при ударе молнии электроны из нейтральной в целом тучи уходят вниз, унося отрицательный заряд. А вверху облака остаётся положительный. Иногда (один раз из десяти, при особо сильных разрядах) всё, по неясным причинам, происходит наоборот: положительный заряд движется к земле, а отрицательный, предположительно, устремляется вверх, образуя спрайт.

Спрайты делятся на три категории: голубые джеты (редкость), красные спрайты (мезосфера) и эльфы (термосфера). (Иллюстрация University of Alaska Fairbanks.)

По словам специалистов НАСА, исследование спрайтов может серьёзно улучшить не только понимание явлений, происходящих в мезосфере в целом, но и прояснить некоторые неясности с механизмом образования молний, до сих пор затрудняющие адекватное прогнозирование интенсивности грозовых разрядов и потенциального ущерба от них.

Подготовлено по материалам НАСА.