Международная космическая станция предоставляет уникальные возможности слежения за погодными явлениями Земли
Грозы — одно из наиболее впечатляющих явлений в природе. Но то, что мы видим с поверхности планеты, — это лишь «верхушка айсберга», пишет корреспондент BBC News по вопросам науки Мэри Холтон.
В верхних слоях земной атмосферы с молниями происходят вообще причудливые события, и новая научная миссия стремится исследовать их.
Для этого на Международной космической станции (МКС) будет действовать особый комплекс наблюдения за взаимодействием космоса и атмосферы — Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM).
Уже к концу апреля он начнет наблюдать за странными электрическими феноменами, которые происходят над грозами.
Небесная лаборатория
Устройство не поддерживает воспроизведение мультимедийных файлов
Молнии на планете Земля: таймлапс с МКС
Находясь на 400-километровой орбите, МКС имеет идеальный вид на все турбулентные погодные системы Земли.
Электрические разряды штормов все время видно с космической станции.
И когда молния ударяет в землю, над облаками происходит что-то совсем отличное.
Этот необычный феномен, популярный как «переходные световые явления» (Transient Luminous Events, TLE) ученые обнаружили невзначай в 1989 году.
Однажды американский профессор из Университета Миннесоты Джон Рандольф Уинклер накануне старта ракеты проверял работу телекамеры. Неожиданно ученый обратил внимание на то, что на двух кадрах зафиксировались яркие столбы света над далекими штормовыми облаками.
Тогда это открытие шокировало ученых.
Удары молний сосредотачиваются над материками — больше всего их в Африке и Южной Америке
Среди исследователей, которые решили заняться феноменом, был и нынешний ведущий исследователь команды ASIM Торстен Нойберт — физики из Датского технического университета.
«Это всех нас весьма удивило. Как это возможно — что-то такое существует, а мы об этом до чего времени ничего не знали? Похоже, это явление известно пилотам — есть несколько рассказов очевидцев», — рассказывает ученый.
Добрую половину века, до появления снимков Уинклера, те, кто замечал подобные вспышки, обыкновенно описывали их как восходящие лучи, или «молнии наоборот» — направлены не вниз, к поверхности Земли, а наверх.
Через их скоротечную природу и загадочность эти явления назвали «эльфами» или же сказочными феями-«спрайтами.».
Но несмотря на такие наименования эти вспышки совсем не маленькие: они простираются в атмосфере на десятки километров.
«Красные призраки», «эльфы» и «голубые струи»
«Спрайты» или «красные призраки» длятся итого несколько миллисекунд
Но как образуются эти явления?
«Они несколько отличаются от молний, — рассказывает ВВС Торстен Нойберт. — Это пульсация электрического поля, движется наверх. В месте, где атмосфера становится тонкой, в поле может образоваться электрический разряд. В таком случае мы говорим о «спрайт».
«Спрайт», или «красные призраки», возникают за миллисекунды после мощного удара молнии.
А «Эльфы» образуются в результате уже не электрической, а электромагнитной пульсации, вызванной ударом молнии. Моментальный, подобный ауре, ареол эльфа невозможно заметить невооруженным глазом. Появляясь в ионосфере, он «живет» меньше одной миллисекунды.
Несмотря на свою неуловимость, природу эльфов удалось на изумление хорошо изучить, считает Мартин Фуллекруг из Университета Бата в Великобритании.
Это наиболее распространенные вспышки TLE, возникающих, по мнению ученых, вдвое быстрее от «спрайтов».
И наименее изученными являются так называемые «голубые струи», или «джеты». Это восходящие электрические разряды, которые начинаются на вершинах облаков.
«Джеты» не весьма хорошо изучены, поскольку они едва заметны. Чаще всего они голубого цвета. Кроме того, они не всегда связаны с молнией. Они появляются неожиданно и весьма загадочные», — уточняет Фуллекруг.
«Эльфов» обычно замечают над теплыми водами океанов, а «красные призраки» быстрее появляются над сушей.
Лучше всего их наблюдать на севере Америки, в ДР Конго и Южной Африке.
Но увидеть их можно из других мест.
Обычная летняя гроза в Великобритании, как правило, простирается над территорией протяженностью около 10 километров. «Красные призраки» возникают над средними конвективными системами — штормами, которые в десять раз больше.
Мезомасштабним конвективными системами метеорологи называют большие скопления кучеряво-дождевых облаков с почти круговой форме, возникающие в тропиках и в умеренных шіротах.- Ред.
Тогда «красных призраков» удалось сфотографировать наблюдателям метеоритов, камеры которых были настроены таким образом, чтобы можно было видеть воздействие падающих звезд.
Космические охотники за грозами
Спрайты возникают над вершинами облаков
Главная задача ASIM — изучить физику переходных люминесцентных явлений (TLE) и свойства гроз, которые их порождают.
К спецоборудования проекта входят две камеры, способные делать 12 фотографий в секунду, рентген и детектор гамма-излучений.
Эта техника позволит международной команде ученых, для многих из которых это исследование является кульминацией десятков лет работы, установить, где именно в облаках возникают «красные призраки» и «голубые струи».
Благодаря помощи Европейского космического агентства миссия ASIM продлится минимум два года.
За это время ученые надеются исследовать по одному вспышки TLE на день, хотя в мире они происходят, по нинішними оценкам, ежеминутно.
Для физика Нойберта это время будет невообразимо увлекательным.
«Ведь мы действительно не знаем, как устроена молния. Она возникает так скоро, и такая опасная…, что добраться до физических процессов, которые происходят внутри нее, довольно сложно», — говорит ученый.
В тонких верхних слоях атмосферы вспышки TLE шире и лучше поддаются исследованию.
При этом сам Торстен Нойберт признается: «Для меня это окно, позволяющее заглянуть вовнутрь молнии».
По материалам: BBC
