Ученые раскрыли тайну перевернутой молнии

Несмотря на то, что штормы случаются регулярно, мы все еще изо всех сил пытаемся понять и описать их потрескивающие электрические разряды, возникающие в небе.

Один из видов молний настолько странен и редок, что у нас даже не было конкретных доказательств их существования до 1990 года, когда исследователи определили характерное “ракетное“ движение на видео, снятом космическим шаттлом NASA.

Эти полосы, получившие название “синие струи“, теперь распознаются как яркие вспышки света, которые длятся всего несколько сотен миллисекунд, как молния, устремляющаяся вверх от облаков в стратосферу.

Мы не можем легко увидеть это явление под завесой облаков - но это не значит, что ученые не могут наблюдать его сверху. Около 400 километров над планетой вращается по орбите Международная космическая станция, и в течение некоторого времени приборы на борту наблюдали за этими таинственными вспышками перевернутой молнии.

Теперь, после установки в 2018 году, обсерватория Европейской космической станции, оснащенная оптическими датчиками, фотометрами и детекторами гамма- и рентгеновского излучения, зафиксировала пять синих вспышек с вершины грозового облака, одна из которых закончилась полосой синей струи. высоко в стратосферу.

По словам группы исследователей под руководством физика Торстена Нойберта из Технического университета Дании, эти редкие проблески дают ценную информацию о возникновении загадочных разрядов.

Считается, что синие струи возникают, когда положительно заряженная верхняя часть облака встречает слой отрицательного заряда на границе облака и слой воздуха над ним. Считается, что это вызывает электрический пробой, который формирует лидера - невидимый проводящий канал ионизированного воздуха, по которому распространяется молния.

Однако наше понимание лидера синей струи довольно ограничено. Вот где данные, проанализированные Нойбертом и его командой, заполняют пробелы.

26 февраля 2019 года обсерватория Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) зафиксировала пять синих вспышек длительностью около 10 микросекунд каждая в верхней части грозового облака недалеко от острова Науру в Тихом океане.

Одна из этих вспышек произвела голубую струю, достигающую стратопаузы - границы раздела стратосферы и ионосферы на высоте от 50 до 55 километров.

Кроме того, обсерватория зафиксировала атмосферные явления, названные ELVES (сокращение от Emission of Light и очень низкочастотных возмущений, вызванных источниками электромагнитных импульсов). Это расширяющиеся кольца оптического и ультрафиолетового излучения в ионосфере, которые появляются над грозовыми облаками и длятся всего миллисекунду или около того, как показано на анимации ниже.

Считается, что они генерируются электромагнитным импульсом на дне ионосферы, вызванным разрядом молнии. Однако красное излучение лидера было слабым и очень ограниченным. Это, по словам исследовательской группы, предполагает, что сам лидер очень короткий и локализованный, по сравнению с полностью развитыми лидерами молний между землей и облаками.

Это также предполагает, что вспышки и сама синяя струя представляют собой тип разрядных стримеров: разветвленные, извивающиеся искры, вылетающие из источников высокого напряжения, таких как катушки Тесла, в результате цепной реакции ионизирующих частиц воздуха.

“Мы предполагаем, что ультрафиолетовые импульсы - это эльфы, которые генерируются токами стримерной вспышки, а не токами молнии“, - пишут исследователи в своей статье.

Они считают, что эти вспышки похожи на узкие биполярные события. Это мощные радиочастотные разряды, возникающие внутри облаков во время гроз, которые, как известно, вызывают молнии внутри облака. По словам команды, синие вспышки в верхней части облаков, вероятно, являются оптическим эквивалентом этого явления и могут перерасти в синие струи.

Поскольку узкие биполярные явления довольно распространены, это может означать, что синие вспышки также встречаются чаще, чем мы думали. Если мы узнаем больше о том, насколько они распространены, мы сможем лучше понять штормы и молнии, не говоря уже о нашей атмосфере и всех сложных взаимодействиях в ней.