В чем секрет синих джетов и молний на границе атмосферы и космоса

Линейные молнии изучены и имеют четкое научное объяснение. Как известно, все они формируются в нижних слоях атмосферы на высоте 12-16 км. Однако долгое время от пилотов самолетов поступали сообщения о кратковременных световых явлениях в верхних слоях атмосферы на высоте 30, 50 и даже 100 км, там, где обычных линейных молний быть не может. Поначалу ученые таким свидетельствам не предавали значения, а сами явления считали скорее мифическими, чем реальными. Но долго их игнорировать не получилось, так как впоследствии существование феномена было доказано и даже зафиксировано на фото. Несколько лет назад датскому астронавту удалось сфотографировать с борта международной космической станции даже одно из самых редких таких явлений. Все они представляют собой электрические разряды, то есть молнии, которые принято называть высотными. В зависимости от внешнего вида их классифицировали, выделив несколько основных типов — джеты, спрайты, эльфы и др. Более того, природу происхождения некоторых из них ученым удалось выяснить.

Высотные молнии — какие бывают и чем отличаются

Чаще всего в СМИ можно услышать о красных спрайтах, так как они являются наиболее распространенным явлением. Впервые их удалось зафиксировать на фото в 2005 году. Ученые их описывают как яркие сгустки, похожие на шаровые молнии, которые сначала с огромной скоростью летят вниз, а затем поднимаются вертикально вверх. Скорость их движения составляет одну десятую от скорости света.

Также существуют эльфы, которые человеческим глазом практически неразличимы. Они представляют собой слабые вспышки конусообразной формы. Но, самые загадочные молнии — это синие джеты. Именно это явление удалось зафиксировать датскому космонавту. О его существовании ученые узнали сравнительно недавно — только в 1995 году. Голубой джет бьет вертикально вверх, а его длина может достигать 60 км.

Синий джет — откуда он берется

Синие джеты самые близкие к земле молнии. Они возникают там же, где и обычные линейные, то есть в грозовых облаках, только образуются не в нижней их границе, а в верхней кромке. Длительность таких разрядов составляет несколько десятков микросекунд.

После разряда сразу же возникает короткий яркий отрезок, который аналогично линейным молниям назвали лидером. Бывает, что молния завершается просто вспышкой лидера, особенно, когда формируется на небольшой высоте. Но, чаще всего, как отмечают ученые, от стримера вертикально вверх распространяются струи, или стримеры. Они пронизывают всю стратосферу.

Для изучения этих молний в 2018 году на модуль “Коламбус” международной космической станции было установлено специальное оборудование. Оно включало в себя оптические камеры, фотометры, а также субмиллиметровый спектрометр повышенной чувствительности и детекторы, фиксирующие рентгеновское и гамма-излучение. В результате ученым спустя год удалось зафиксировать синие джеты, которые образовались в грозовом облаке над Тихим океаном.

Зафиксированный джет достиг стратопаузы — то есть слоя, расположенного на границе между стратосферой и мезосферой. Он находится на высоте примерно 50 километров. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. В них говорится, что голубые струи появляются по причине электрического пробоя, который возникает между зарядом, расположенным в верхней части грозового облака, и слоем воздуха над ним, который имеет отрицательный разряд. То есть они возникают в результате тех же процессов, которые приводят к появлению обычных молний. Синий цвет джетов, как считают ученые, объясняется ионизацией молекул азота.

Эльф, спрайт — молнии в самых верхних слоях атмосферы

Еще выше, на высоте от 50 до 80 км возникают разряды холодной плазмы, обладающие характерным красным цветом — это так называемые спрайты. Они появляются спустя доли секунд после удара мощной молнии. Как было сказано выше, спрайты распространяются вверх и вниз. Так как вещество в них не нагревается до сверхвысоких температур, они напоминают холодные вспышки плазмы.

Как правило, на границе мезосферы и ионосферы они расходятся кольцами красного света диаметром сотни километров, которые называют эльфами. Они обычно появляются над мощными ураганами на высоте около 100 км от уровня моря. Ученые предполагают, что эльфы светятся в результате излучения возбужденных молекул азота. Заряжают их электроны, ускорившиеся в результате грозы.

Кроме того, в верхних слоях атмосферы существует множество других малоизученных молний. Как сообщают специалисты, все они являются электрически индуцированными видами светящейся плазмы. С Земли их заметить и тем более изучить практически невозможно, так как во время грозы они спрятаны за облаками. Поэтому первую полноценную информацию о них удалось получить только с орбиты.