Красные спрайты в атмосфере что это

Спрайты. Необычные молнии.

Спрайты – одни из красивейших природных явлений на нашей планете – невероятной величины молнии.

Спрайты – необычные молнии, которые способны удивить человека не только своей божественной красотой, но и нестандартным, как для молнии, поведением. Мы привыкли, что обычная молния бьет с облаков вниз на землю. Что касается спрайтов, то здесь дело обстоит иначе – они бьют вверх, создавая в небесной сфере потрясающе красивое зрелище.

Впервые спрайты были зафиксированы в 1989 году. Первым их увидел американский астроном-эксперт Джон Уинклер, который почти полвека проработал в NASA. Ученый обнаружил молнии случайно, когда в целях научных изысканий наблюдал за грозой. Впервые увидев эти направленные вертикально вверх молнии, он не поверил собственным глазам. Удивило Уинклера и то, что такой разряд появлялся на необычайно большой, как для обычной молнии, высоте. Направленный вертикально вверх он мог представлять опасность для аппаратов, запускаемых в космос, самолетов и прочих летательных машин. По этой причине Джон Уинклер решил продолжить изучение этого необычного явления.

В ночь с 22 на 23 сентября 1989 года мистер Уинклер, воспользовавшись высокоскоростной кинокамерой, умудрился заснять огромные вспышки света, которые простирались в небе по направлению снизу-вверх. Ученый, пользовавшийся устаревшей аппаратурой, посчитал, что эти молнии возникли на высоте 14 километров, что вполне допустимо и для обычных молний. Впоследствии, когда изучением спрайтов занялись современные научно-исследовательские центры и лаборатории, было доказано, что эти природные явления появляются на высоте не менее 55 км. На такой высоте вы не сможете встретить ни одного небесного разряда, который был бы направлен в сторону земли.

Механизм возникновения спрайтов

Заинтересовавшись данными о спрайтах, которые представил Уинклер сотрудникам NASA, ученые почти сразу же развернули крупномасштабную кампанию по изучению этого природного явления. В первую же ночь исследований они обнаружили около 200 вспышек молний в слоях ионосферы. Вспышки света возникали в основном в пределах 50-130 километров над поверхностью земли. Это зрелище одинаково восхищало и страшило ученых, поскольку в те времена многие из них еще не знали, чего толком можно ждать от спрайтов. Опасения ученых были понятны, так как спрайты имели все шансы на то, чтобы стать прямой угрозой для высотных летательных аппаратов. Чтобы исключить возможность этой угрозы, ученые решили изучить механизм возникновения спрайтов.

Проведя ряд наблюдения за спрайтами, ученые выяснили, что это явление возникает в основном только при очень сильной грозе, шторме или урагане. Большинство обычных молний, которые достигают земли, бьют из отрицательно заряженной части облака. Однако некий их процент берет свое начало в положительно заряженной части. Доказано, что молнии, берущие начало в этой области, обладают более сильным зарядом, а соответственно и силой. Считается, что в положительно заряженной части облака берут свое начало и спрайты.

Детальное исследование спрайтов показало, что они бьют снизу от облака вверх к ионосфере. В некоторых случаях часть этой молнии (хвост спрайта) уходит в низ по направлению к земле, но никогда не достигает ее. Наблюдение и анализ вспышек в верхних слоях атмосферы показали, что молнии, образующиеся в этой области, могут отличаться по цвету, форме, а также высоте, на которой они появляются. Исходя из этих критериев, ученые решили классифицировать верхние молнии, разделив на джеты, спрайты и эльфы.

Джеты, спрайты и эльфы

Джеты представляют собой вспышки света, наблюдаемые на наиболее близком расстоянии к земле, от 15 до 30 километров. Именно их, скорее всего, зафиксировал Джон Уинклер, который в 1989 году впервые произвел наблюдение вспышек молний в верхних слоях атмосферы. Джеты имеют трубчатую форму. Обычно они сине-белого или голубого оттенка. Известны случаи появления гигантских джетов, которые били в высоту на расстояние около 70 километров.

Спрайты – вид молний, о которых мы говорим в этой статье. Они появляются на высоте от 50 до 130 километров и бьют по направлению к ионосфере. Спрайты появляются через доли секунды после удара обычной молнии. Обычно они возникают группами, а не поодиночке. Длина спрайтов, как правило, держится в пределах нескольких десятков километров. Диаметр группы спрайтов может достигать 100 км в поперечнике. Спрайты – это красные вспышки света. Они быстро появляются и быстро исчезают «Продолжительность жизни» спрайта всего около 100 миллисекунд.

Эльфы – венец атмосферных молний. Они появляются на высоте свыше 100 км над земной поверхностью. Обычно эльфы появляются группами, напоминающими круг

Диаметр такой группы может достигать 400 км в поперечнике. Также эльфы могут бить до 100 км в высоту – в самые верхние слои ионосферы. Зафиксировать эльфы крайне сложно, так как «живут» они не дольше пяти миллисекунд. Заснять такое явление можно только при помощи специальных, современных видеоприборов.Как, где и когда можно наблюдать спрайты

Согласно Географической карте гроз, наибольшими шансами увидеть спрайты обладают жители экваториальной и тропической зоны Земного шара. Именно в этой области случается до 78% всех гроз. Жители России также могут наблюдать спрайты. Пик гроз в нашей стране приходится на июль-август месяц. Именно в это время любители астрономии могут увидеть такое красивое явление как спрайты.

Согласно американскому Справочнику наблюдения за спрайтами и гигантскими джетами, для того, чтобы увидеть спрайты, наблюдатель должен находиться на расстоянии примерно 100 километров от эпицентра грозы. Для того чтобы наблюдать джеты, ему следует навести оптику на 30-35 градусов по направлению к грозовой области. Тогда он сможет наблюдать часть ионосферы на высоте до 50 километров, именно в этой области чаще всего появляются джеты. Чтобы наблюдать спрайты, следует навести бинокль на угол 45-50 градусов, что будет соответствовать области неба на высоте около 80 км – месту, где рождаются спрайты.

Для лучшего и более детального изучения спрайтов, джетов, а тем более эльфов, наблюдателю лучше воспользоваться специальной киноаппаратурой, которая позволит детально зафиксировать небесные вспышки. Наиболее удачное время для охоты за спрайтами в России – период с середины июля по середину августа.Интересные факты

Спрайты, как и молнии, встречаются не только на Земле, но и на других планетах Солнечной системы. Предположительно именно спрайты были зафиксированы космическими исследовательскими аппаратами во время сильных штормов на Венере, Сатурне и Юпитере.

Спрайты и эльфы возникают на такой большой высоте из-за сильной ионизации воздуха галактической пылью. На высоте свыше 80 километров проводимость тока в десять миллиардов раз выше, чем в приземных слоях атмосферы.

Название «спрайты» происходит от наименования лесных духов, о которых идет речь в комедии Уильяма Шекспира «Сон в летнюю ночь».

Спрайты были известны человечеству задолго до 1989 года. Люди высказывали разные гипотезы на счет природы этого явления, в том числе и то, что вспышки света являются инопланетными космическими кораблями. И только после того, как Джону Уинклеру удалось снять кадры спрайтов в ионосфере, ученые доказали, что они имеют электрическое происхождение.

Цвет спрайтов, джетов и эльфов разнится от высоты, на которой они появляются. Дело в том, что в околоземной атмосфере сосредоточено больше воздуха, тогда как в верхних слоях ионосферы наблюдается высокая концентрация азота. Воздух горит синим и белым пламенем, азот – красным. По этой причине джеты, которые находятся ниже спрайтов, имеют преимущественно синий цвет, а сами спрайты и, более высокие, эльфы – красноватый оттенок.

Источник

Спрайты

На этой фотографии над ярким заревом от обычной молнии виден красный спрайт — особый вид молний, которые бьют в верхних слоях атмосферы во время сильных гроз. Фото сделано американцем Джейсоном Арнсом (Jason Ahrns) с самолета в 2013 году.

Существование других атмосферных электрических разрядов помимо «обычных» молний предсказывал еще в 1925 году Чарлз Вильсон (лауреат Нобелевской премии по физике 1927 года за изобретение камеры для регистрации треков заряженных частиц, названной в его честь). Но хотя спрайты — довольно частое явление (могут возникать во время грозы несколько раз в минуту), впервые такие молнии достоверно наблюдали в 1989 году, когда ученые из Миннесотского университета тестировали новую чувствительную камеру для исследований на большой высоте. В тот момент в объектив случайно попал воронкообразный спрайт, который возник в атмосфере на высоте 30 км.

При дальнейшем изучении выявилось, что такие молнии образуются на высотах от 30 до 90 км. Для сравнения: высота образования «обычных» молний — не более 16 км. Самые крупные спрайты имеют размер около 50 км в высоту и 20 км в длину. Сложность обнаружения спрайтов объясняется тем, что они не очень яркие и длятся не более 100 миллисекунд.

«Инструкция» по наблюдению спрайтов. Лучше всего это делать безлунной ночью, находясь на большом удалении (больше 100 км) от мощной грозы вдали от яркой городской засветки. Смотреть надо над грозовым облаком, при этом лучше прикрыть глаза от вспышек обычных молний. Спрайты возникают почти сразу после особо мощных молний. Изображение с сайта sky-fire.tv

На высоте около 70 км спрайты красные, но ниже они могут быть синими или белыми. Красный свет объясняется тем, что на такой высоте атмосфера в основном состоит из азота, а электрический разряд в азотной среде дает именно красный цвет спектра. Чем ниже, тем больше кислорода в атмосфере и тем ближе к синему цвет разряда.

Красные спрайты могут принимать множество форм, и исследователи до сих пор не знают, почему. Чаще всего они выглядят как медузы — большие красные шары с усиками — или как морковки, поднимающиеся от облаков. При более детальном рассмотрении можно увидеть, что спрайты состоят из большого количества плазменных волокон — наподобие тех, что возникают в плазме при электрическом пробое.

Происхождение молний по-прежнему остается загадкой. Из наблюдений можно смело утверждать, что спрайты — результат чрезвычайно мощных грозовых разрядов. В материнском облаке происходит разделение заряда: как правило, на верхней кромке он положительный, а на нижней — отрицательный. Заряд противоположного знака после удара молнии в землю разряжается в ионосферу. Поскольку атмосферная проводимость с высотой увеличивается монотонно, движущийся вверх спрайт окзывается как бы расположен между двумя обкладками «конденсатора» — облаком и более высоким слоем с большей проводимостью.

Фото спрайта (в правой части снимка), полученное с борта МКС в августе 2015 года. В тот момент станция пролетала над западным побережьем Мексики, а в объектив попала сильная гроза над Сальвадором, которая и породила спрайт. Также в кадре есть несколько более слабых молний (справа внизу). Яркое пятно на фоне звездного неба — Луна. Тонкая полоса над горизонтом — земная атмосфера, которая видна из-за собственного свечения. Фото с сайта earthobservatory.nasa.gov

Есть мнение, что спрайты возникают из-за возбуждения среды мощными радиоволнами, сопровождающими разряд молнии. По другой версии, на возникновение высотных молний могут влиять частицы космического излучения высокой энергии.

Подобные явления — вовсе не редкость и происходят повсеместно. После открытия в 1989 году спрайты были обнаружены и на более ранних изображениях. Также было получено много новых фотографий и даже видеозаписей этого явления (см. также выпуск видеоблога Европейской южной обсерватории, посвященный спрайтам), но полное понимание его природы еще впереди.

Источник

Синий джет, красный спрайт и эльф: неуловимые явления

Сообщалось, что во время Второй мировой войны, высоколетающие пилоты наблюдали необъяснимые воздушные явления. Которые сейчас часто называют переходными световыми явлениями. Особенно в непосредственной близости от гроз. Но в то время ученые считали, что объяснения, данные пилотами, мало заслуживают доверия. Они думали, что пилоты, хотя и хорошо справлялись с тем, чему их обучили. Не обладали способностью должным образом определять мимолетные воздушные явления. Такие, как (то, что мы теперь знаем) красный спрайт, синий джет и эльф, если они на самом деле существовали вообще. В результате пилоты не хотели выделяться, полагая, что их репутация поставлена на карту. Словом, летчики хотели сохранить свои «крылья».

Хотя случаи световых явлений можно проследить намного раньше, чем во время Второй мировой войны. Только в последние несколько десятилетий — особенно после 1989 года — к ним начали относиться серьезно. Профессор физики Университета Миннесоты Джон Р. Винклер сделал поразительное открытие, тестируя видеокамеру для полета на исследовательской ракете. Когда кассета была просмотрена, она неожиданно показала «две гигантские колонны света, возвышающиеся над далекими грозами в северной Миннесоте». Наконец, была разгадана многовековая тайна загадочных огней над грозами. Сегодня, хотя они довольно загадочны и неуловимы, красный спрайт и его «братья», синий джет и эльф раскрывают некоторые из своих секретов.

Синий джет замечен учеными с МКС

То, что мы видим с поверхности нашей планеты, — это только начало. Самая мощная активность происходит высоко над поверхностью, в верхних слоях атмосферы Земли. Там происходят довольно странные вещи. Миссия НАСА, цель которой — узнать о них больше, сообщила, что с МКС были замечены синие джеты. — Молнии, выстреливающие вверх из облаков. Явление было обнаружено Европейским монитором взаимодействия атмосферы и космоса (ASIM) недалеко от острова Нару в Тихом океане. ASIM, — это инструмент, также известный как «охотник за космическими штормами».
Находясь на орбите на высоте чуть более 400 км. МКС обеспечивает идеальный обзор погодных систем Земли. А ASIM — это средство наблюдения за пределами космической станции. Используемое для изучения сильных гроз и их роли в атмосфере и климате Земли. ASIM работает на МКС с 2018 года.
Ученые говорят, что его исследования могут помочь выяснить, как возникают разряды и как они могут влиять на парниковые газы в атмосфере Земли.

Видео с МКС: Синий джет и предшествующий ему эльф. видео: 5-tv.ru

В статье, опубликованной в научном журнале Nature, астрономы описывают пять ярких синих вспышек. Каждая из которых длится около 10 миллисекунд. Пятая вспышка послала пульсирующую синюю струю — вид молнии. Которая достигла 50 км в стратосфере и длилась менее секунды. Электризующие эффекты штормов можно действительно ясно увидеть с Международной космической станции.
Но когда молния ударяет вниз, над вершинами облаков происходит нечто совершенно иное.
Синие джеты — это вспышки электрических молний, которые поднимаются из облаков в атмосферу Земли.

Природа возникновения явлений

Красный спрайт

По словам ученых НАСА, происхождение «красного спрайта» происходит следующим образом: Обычно отрицательный заряд переносится от облака к земле. Но примерно в каждом десятом разе это положительный заряд — и это оставляет верхнюю часть облака отрицательно заряженной. С этим шансом один из десяти, электрическое поле над облаком «как раз подходит» для создания спрайта — электрического разряда на высоте 80 километров над грозой. Красновато-оранжевый цвет вызван «ускорением электронов в мезосфере из-за внезапного электрического изменения. Их быстрое движение вызывает тепло, ионизацию и красный свет. Когда электроны сталкиваются с молекулами азота.

Синий джет

«Синие джеты» и «эльфы» тоже ассоциируются с грозами, но не так, как «спрайты». В то время как спрайты напрямую связаны с ударами молнии из облака в землю и образуются далеко над грозовой тучей. Синие джеты «выходят» прямо из вершины грозовой тучи, и распространяются вверх узкими конусами примерно 15 градусов. Расходятся веером и исчезают на высоте примерно 50 километров. Время жизни составляет пару десятых секунды.

Хотя продолжительности спрайта составляет пару десятых секунды, продолжительность эльфа еще меньше — менее миллисекунды. Следовательно, в отличие от спрайтов, которые в редких случаях можно увидеть невооруженным глазом, увидеть эльфы практически невозможно. Если бы можно было увидеть эльфа, он, вероятно, выглядел бы как гигантское расширяющееся кольцо — около 500 километров в поперечнике. Исходящее из точки на высоте около 100 километров и расширяющееся наружу. Похоже, что они возникают над областями активных молний между облаками и землей. Когда мощный электромагнитный импульс распространяется вверх в ионосферу.
Такова история красных спрайтов, синих джетов и эльфов. Не говоря уже о «синих стартерах, спрайтовых ореолах, троллях, гномах, гигантских джетах, всплесках и гамма-всплесках». Все, так или иначе связаны с грозами, кроме двух последних.

Как появились названия

Термин «спрайт» был впервые введен в употребление в 1994 году профессором Дэвидом Сентманом из Университета Аляски в Фэрбенксе. Который считал, что их мимолетная природа напоминает мифический «спрайт» из «Сон в летнюю ночь» Шекспира. Термин «голубой джет/реактивный» говорит сам за себя. А «эльф» — это аббревиатура для обозначения излучения света и возмущений очень низкой частоты. Вызванных источниками электромагнитных импульсов.

Источник

Молнии, спрайты, джеты и эльфы

Думаю, не ошибусь, если предположу, что практически все знают, что такое молния, наверняка все видели молнии линейные и слышали про существование шаровых молний (а некоторые даже видели), но этими двумя широко известными разновидностями атмосферные электрические разряды не исчерпываются.

Википедия определяет молнию так:
Мо́лния — электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.
Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне, Уране и др. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 10—500 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт.

2002 год, Крым, Севастополь, Северная сторона.

Причем снять удалось как одиночную линейную молнию, так и целые их пакеты.

При желании сфотографировать линейную молнию довольно просто – мне это легко удавалось сделать даже мыльницей с максимальной выдержкой в 4 сек.

И линейные, и шаровые молнии – явления тропосферные, то есть происходящие в атмосфере на высотах до 10-12 км для умеренных широт и 16-18км – для экваториальных.

Если мы заглянем повыше тропосферы – то тут проявления атмосферных электрических разрядов куда как разнообразней и масштабней.

Об этом мне пришлось вспомнить как-то во время возвращения из отпуска.
Полет из Таиланда длился уже около двух с лишним часов, когда где-то над Индией самолет стал приближаться к сплошному грозовому фронту.

Впереди над уровнем сплошной облачности, находящейся где-то далеко внизу, километрах в 3-х ниже нашего эшелона в 10 880м (планшет с GPG-ГЛОНАСС не оставляет пассажиров в неведении относительно параметров полета ;)) появились характерной формы грозовые тучи, верхушками дотягивающиеся до нашего эшелона и даже местами превосходящие его по высоте.

Время от времени массив тучи по всему объему эффектно подсвечивался изнутри вспышкой молнии – что само по себе весьма впечатляющее зрелище.

Все это великолепие освещало заходящее солнце, расцвечивающее горизонт во все оттенки от ярко-багрового до черно-синего – и тут на фоне оранжевого неба я увидел голубовато-белую узкую вспышку, но не внутри облака, а направленную от самой его верхушки вертикально вверх, куда-то в синеющую стратосферу.
Вспышка была настолько короткой, что поначалу я даже подумал, что она мне почудилась.

Фоном для наблюдения джетов служило закатное небо

Вспышки в облаках следовали друг за другом – но уже далеко позади самолета. Примерно на 7-10 вспышек линейной молнии появлялся один голубой джет – зрелище воистину завораживающее…

Сообщения о непонятных явлениях, которые происходят в верхних слоях земной атмосферы, приходили давно. И только совсем недавно на них обратили внимание ученые. Летчики и космонавты, например, нередко видели какие-то субстанции, иногда напоминавшие живых существ. На доли секунды они появлялись в околоземном пространстве на высоте от 50 до 100 км.

Пилоты самолетов говорили о ночных «вспышках». Подтвердить эти факты удалось лишь в 70-е гг. XX в., а в начале нынешнего столетия их наконец запечатлели при помощи современной техники — аппаратуры, находившейся на борту орбитальных станций.

Снимки «спрайтов» впервые удалось получить летом 2005 г. в Колорадо: их фотографировали при помощи специальной камеры со скоростью 5 тыс. кадров в секунду. Специалисты Университета Аляски использовали более мощную аппаратуру (скорость съемки — 10 тыс. кадров в секунду). Она и помогла выявить, как на самом деле выглядят «спрайты». Оказалось, что они похожи на подпрыгивающие шары.

По словам Ганса Нельсена, «призраки» представляют собой яркие сгустки, напоминающие огромные шаровые молнии, которые летят со скоростью, равной одной десятой скорости света сначала вертикально вниз, а потом – вверх. Вероятно, они — результат химических соединений, воздействующих на атмосферные процессы. Ученые предполагают, что из-за них может меняться климат и разрушаться озоновый слой.

Спрайты над грозой в Канзасе 10 августа 2000, наблюдаемые в мезосфере на высоте 50-90км, как отклик на мощные удары молнии от тропосферных гроз. (Фото: Walter Lyons, FMA Research, Fort Collins, Colorado).

Спрайты трудно различимы, но они появляются почти в любую грозу на высоте от 55 до 130 километров (высота образования «обычных» молний – не более 16 километров). Впервые это явление было зафиксировано в 1989 году случайно. Сейчас о физической природе спрайтов известно довольно мало, поэтому крайне важны не только научные, но и любительские, но правильно организованные, наблюдения.

Несмотря на то, что спрайты существуют миллионы лет, они впервые были обнаружены и документально подтверждены лишь случайно в 1989. Прежде о ночных призраках регулярно докладывали пилоты. Но ученые не верили. Приравнивали их свидетельства к сообщениям об НЛО.

Эльфы вспыхивают огромным красноватым кольцом. Спрайты похожи на голубых медуз. Красные медузы, появляющиеся ниже спрайтов, это тайгеры.

Голубые джеты – самые низкоживущие из всех ионосферных обитателей – выглядят синими фонтанами.
Спрайты напоминают похожие природные явления, которые метеорологи и физики атмосферы прозвали «эльфы», «гоблины» и «тролли». Эти вспышки так называют потому, что они как бы «танцуют» в небе, это может объяснить некоторые из сообщений об НЛО.
Сегодня учёные продолжают изучать феномен, чтобы лучше понять его структуру. С помощью триангуляционного метода учёные смогли вычислить размеры спрайтов. Свечи их достигают 24 км в высоту, а скопление свечей – 72 км в ширину.

Голубой джет – явление достаточно редкое, в Сети удалось найти только одну его фотографию – жаль, что у меня не получилось его снять 😉

Впрочем, точная классификация высотных молний отсутствует, так что порой сложно отличить один вид от другого.
Так, считается, что область свечения «спрайтов» простирается до 85-90 километров над землей, «эльфы» появляются на высоте 70-90 километров, а «джеты» стартуют в верхней части облака и распространяются порой до мезосферных высот (до 90 километров) со скоростью около 100 км/с.

Видео из Интернета – высокоскоростная съемка джетов и спрайтов:

Источник