Prieš 20 metų, 1989 m. Liepos 5-6 dienomis, įvyko svarbus įvykis Žemės planetos tyrinėjimų istorijoje. Johnas Randolphas Winkleris, išėjęs į pensiją profesorius, 73 metų NASA veteranas, prie audros debesų nukreipė didelio jautrumo vaizdo kamerą, o tada, žiūrėdamas į įrašymo kadrą po kadro, atrado du ryškius blyksnius, kurie, skirtingai nei žaibas, nenukrito į žemę, o iki. jonosfera. Taip buvo aptiktos spritos - didžiausios iš aukštikalnių išmetimų Žemės atmosferoje. Jie aiškiai patvirtino pasaulinės elektros grandinės egzistavimą mūsų planetoje ir suteikė naujų galimybių jos tyrimui.
Sužinokime daugiau apie tai …
- „Salik.biz“
Johno Winklerio užfiksuoti išmetimai prasidėjo nuo 14 kilometrų aukščio, o jų matmenys buvo daugiau nei 20 kilometrų. Jų atsiradimo mechanizmas nebuvo aiškus, ir prireikė daug mokslinės drąsos, kad būtų paskelbta elektros iškrova, kylanti iš troposferos sienų į tokį aukštį.
Norėdami gauti įtikinamesnių įrodymų, entuziastingasis Winkleris laukė, kol uraganas „Hugo“užklupo Minesotą ir rugsėjo 22–23 d. Naktį vėl vaizdo įraše užfiksavo daug panašių aukštikalnių nuotėkių per griaustinius. Įdomu tai, kad jis oficialiai atliko šį tyrimą kaip mėgėjas, nes nebuvo įtrauktas į jokias mokslines programas. Bet Winkleris, be abejo, nebuvo mėgėjas ir elgėsi ryžtingai, kaip ir žmogus, aiškiai suprantantis savo misiją. Iš ankstesnio darbo NASA jis turi sugedusią greitųjų vaizdo kamerą. Jis įtikino Minesotos universiteto fizikos katedros dekaną skirti 7000 dolerių jo remontui ir įrengė įrangą įrašams namuose analizuoti.
Unikalūs milžino išmetimų kadrai išgąsdino Winklerį tiek, kiek tai jį nudžiugino. Ką daryti, jei toks išmetimas patenka į orlaivį? Ir mokslininkas perspėjimu kreipėsi į kolegas iš NASA. Jie pradėjo abejoti. Kokie išmetimai? Tačiau, nepaisydami Winklerio praeities, jie pažvelgė į kosminių šaudmenų skrydžių įrašus. Ir jie negalėjo patikėti savo akimis: daugiau nei tuzinas tokių išmetimų buvo rasta filmuose. Winkleris tai suprato. Kaip profesionalas, jis padarė išvadą dėl šio klausimo logiškos išvados - publikacijos pirmaujančiuose mokslo žurnaluose „Geophysical Research Letters“(1989) ir „Science“(1990).
Reklaminis vaizdo įrašas:
Straipsniai tiesiogine prasme sukrėtė astronomijos, atmosferos elektros, radiofizikos, atmosferos akustikos, dujų išleidimo fizikos ir aviacijos saugumo specialistus. Po šių publikacijų NASA nebegalėjo atitraukti nuo galimos kosminių laivų grėsmės ir pradėjo išsamų išmetimų aukštyje tyrimą. Per trejus pasirengimo šiam darbui metus Winkleris buvo pakartotinai konsultuojamas, tačiau niekada nebuvo įtrauktas į pačią programą.
Pirmąją stebėjimo naktį, 1993 m. Liepos 7 d., Mokslinėje stotyje netoli Fort Kolinso (Koloradas) nustebinti tyrėjai užfiksavo daugiau nei 240 aukštikalnių išmetimų. Kitą naktį buvo dislokuota speciali skraidymo laboratorija, esanti orlaivyje DC-8, kad būtų išvengta klaidos nustatant aukštį. Rezultatai viršijo visus lūkesčius: mažiausiai 50–60 kilometrų aukštyje buvo aptikti didžiuliai raketos. Nerūpestingo Pak garbei iš Shakespeare'o „Vasarvidžio nakties sapno“jiems buvo suteiktas vardas spritai, tai yra, oro dvasios. Natūralu, kad iškilo klausimas: kodėl jie anksčiau nežinojo apie šias iškrovas, jei kiekvienas galingas perkūnijos frontas jų sukuria dešimtis?
Literatūros analizė parodė, kad per šimtus metų daugelis žmonių matė neįprastus ir labai didelius išmetimus virš debesų. Jie buvo vadinami raketų žaibais, debesuotu stratosferos išleidimu, kylančiais žaibais ir net žaibais iš debesies į kosmosą. Tačiau neturint patikimų įrodymų, keistų liudininkų pranešimai buvo tiesiog ignoruojami. Jie netgi atmetė tokį garsų ir garbingą atmosferos elektros srities specialistą kaip Nobelio premijos laureatas Charlesas Thomsonas Wilsonas, kuris apie panašų reiškinį savo straipsnyje rašė dar 1956 m. Prireikė profesoriaus Johno Winklerio nuojautos, patirties, atkaklumo ir bebaimiškumo, kad „tai negali būti labai greitai paversta“, bet kas to nežino “. Dabar daugybėje vaizdo įrašų internete galite išsamiai išnagrinėti šias kategorijas.
Johnas Winkleris mirė 2001 m. Jis daugiau neatliko aukštų klasių darbo, nors sunku patikėti, kad nenorėjo - po tokios ir tokios sėkmės. Apie jo publikaciją „Science“buvo reguliariai minimas, bet, matyt, nebuvo įtrauktas į projektus. Kolegų parašytas nekrologas rodo jam pasipiktinimą. Bet veltui. Raudonos ir violetinės spalvos spritai kiekvieną dieną sveikinami Johnui Randolphui Winkleriui, nes jis išmokė žmones juos pamatyti.
Netrukus tyrėjai atrado visą šviesos šou, atsiskleidžiantį viršutinėje atmosferoje virš švino perkūnijos. Pagrindiniai jo veikėjai (eilės tvarka iš apačios į viršų): mėlynos spalvos purkštukai, kurie kartais vadinami nykštukais (nes jie yra apačioje), viduryje yra raudonai violetinės spalvos spritai ir halos, o virš jų yra rausvai žiedai - aukštyn kylantys elfai. Bet, be abejo, mes neturime pamiršti režisieriaus už grandiozinio spektaklio - tai yra visiems gerai žinomi audros debesys ir žaibas. Tiesą sakant, ne taip seniai trupė buvo gausesnė, tačiau tyrėjai palaipsniui atsikratė spirito, medūzos (kai kurių rūšių spritų) ir kitų skambių „gyvų būtybių“.
Reikėtų pažymėti, kad pratimai gražiais pavadinimais nėra tik linksmybės „fizikos juokavimo“stiliaus, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Kaip ir šou versle, moksle svarbų vaidmenį vaidina idėjų ir tendencijų skatinimas, nes čia ir yra kova dėl išteklių. Visuomenės girdima mokslo sritis paprastai yra dosniau finansuojama. Prisiminkite bent jau nanotechnologijas, apie kurias visi kalba, bet niekas iš tikrųjų negali paaiškinti, kas tai yra ir kodėl reikia nukreipti tiek pinigų. Tačiau grįžkime prie savo spektaklio ir išsamiau supažindinkime visus su pačia garbingiausia auditorija.
Elfai yra efemeriškiausi ir trumpalaikiai aukštikalnių šeimoje. Šie žėrintys raudonai violetiniai žiedai atsiranda apatinėje jonosferoje 80–100 kilometrų aukštyje. Mažiau nei per milisekundę centre pasirodęs spindesys išsiplečia iki 300–400 kilometrų ir išnyksta. Elfai nebuvo ištirti labai išsamiai, tikriausiai todėl, kad jie nekelia daug ginčų ir nežada rimtos pažangos suprantant atmosferos išmetimų pobūdį. Jie gimsta po tris dešimt tūkstantųjų sekundžių (300 mikrosekundžių) po stipraus žaibo smūgio iš griaustinio į žemę. Jos bagažinė tampa „perduodamąja antena“, nuo kurios šviesos greičiu prasideda galinga labai žemo dažnio sferinė elektromagnetinė banga. Per 300 mikrosekundžių jis tiesiog patenka į 100 kilometrų aukštį, kur sužadina raudonai violetinį azoto molekulių švytėjimą. Kuo toliau banga einatuo platesnis žiedas tampa tol, kol jis nenutolsta nuo šaltinio.
Mėlynieji purkštukai arba nykštukai yra patys paslaptingiausi, rečiausi ir sunkiausiai stebimi padarai naujų aukštaūgių nuotrupų ansamblyje. Gnomas atrodo kaip mėlynas siauras apverstas kūgis, pradedant nuo viršutinio griaustinio krašto ir kartais siekiantis 40 kilometrų aukštį. Mėlynųjų purkštukų sklidimo greitis yra nuo 10 iki 100 km / s. Tačiau keisčiausia, kad jų išvaizda ne visada asocijuojasi su matomais žaibo smūgiais. Aukštyje, iš kurio paleidžiami purkštukai, slėgis vis dar yra gana didelis, ir nenuostabu, kad jie yra mėlyni. Taip šviečia žaibas, koronų iškrova ant laidų, kibirkščių išlydis ir net aukštos temperatūros liepsna. Tai taip pat yra azoto molekulių švytėjimas, bet ne raudonai violetinėje juostelėje, kaip elfų atveju, bet ultravioletinėje-mėlynoje.
Be įprastų purkštukų, nuo viršutinio debesies krašto kartais lūžta vadinamieji mėlynieji startuoliai. Jie nepakyla aukščiau 30 kilometrų. Kai kurie mokslininkai mano, kad tai tik žaibolaidis, nukreiptas aukštyn į vietą, kurioje slėgis greitai krinta, todėl starteriai išsiplečia daug daugiau nei įprasti žaibai. Kiti juos laiko nepakankamai išsivysčiusiais purkštukais.
Tačiau pats įdomiausias mėlynųjų purkštukų tipas buvo vadinamas milžiniškais purkštukais. Pradėję ne labai toli nuo Žemės paviršiaus, jie pasiekia 90 kilometrų aukštį. Geofizikų susidomėjimas milžiniškais reaktyviniais lėktuvais atitiktų jų dydį, nes šie išmetimai daro „nesustojantį skrydį“iš troposferos tiesiai į jonosferą. Tačiau jie yra labai reti ir patikimai užfiksuoti ne daugiau kaip keliolika kartų. Tuo pačiu metu jie gyvena sekundės dalį, o tai iš principo leidžia juos pastebėti plika akimi.
„Jet“teorija dar tik žengia pirmuosius žingsnius. Dar neaišku, kaip atrodo šis reiškinys. Jei pagal savo prigimtį jie yra arti šviečiančio žaibo kanalo vystymosi stadijoje, tada tampa aišku, kodėl reaktyvinio lėktuvo gimimas nėra susijęs su žaibu: jis pats yra žaibas. Bet, galbūt, artimesnė analogija yra iškrovimas griaustinio viduje, kuris energijuoja žaibo kanalą. Tokiu atveju bus dar sunkiau suprasti purkštukų prigimtį, nes tokių išmetimų teorija yra ankstyvoje raidos stadijoje.
Daugiausia stebėjimų ir publikacijų yra skirta raudoniesiems spritams. Tai yra tikros pop žvaigždės tarp didelio aukščio atmosferos išmetimų. Kartais atrodo, kad susidomėjimas jais yra toks pat perdėtas kaip populiarių dainininkų. Kodėl jie nusipelnė tokio dėmesio? Esmė tikriausiai ta, kad juos lengva stebėti (jei, žinoma, žinai, kad tai įmanoma). Kiekvieną dieną pasaulyje gimsta dešimtys tūkstančių šprotų, ir nuostabu, kad jie nebuvo taip ilgai pastebėti.
Spritai yra labai ryškūs tūriniai pliūpsniai, kurie atsiranda 70–90 kilometrų aukštyje ir nusileidžia 30–40 kilometrų, o kartais ir daugiau. Viršutinėje dalyje jų plotis kartais siekia dešimtis kilometrų. Tai yra pats didžiausias iš aukštikalnių išmetimas. Kaip elfai, spritai yra glaudžiai susiję su žaibais, bet ne visi. Labiausiai žaibas trenkia iš neigiamai įkrautos debesies dalies (vidutiniškai jis yra arčiau žemės). Bet 10% žaibo, trenkiančio į žemę, prasideda nuo teigiamo krūvio srities, o kadangi pagrindinis teigiamo krūvio vietos plotas yra didesnis nei neigiamas, teigiamas žaibas yra galingesnis. Manoma, kad tokie galingi išmetimai sukuria spritus, kurie mirksi mezosferoje maždaug šimtą sekundės sekundės po debesies-žemės iškrovos.
Raudonai violetinė spritų, kaip ir elfų, spalva yra susijusi su atmosferos azotu. Viršutinė spyruoklės dalis švyti tolygiai, tačiau, nuvažiavus mažiau nei 70 kilometrų, išmetimas atrodo austas iš šimtų metrų storio kanalų. Jų struktūra yra įdomiausias tyrinėtojų bruožas. Kanalai vadinami srauntaisiais elementais pagal analogiją su gerai žinomomis adatų išmetimais aštriais daiktų kraštais perkūnijos metu ir aukštos įtampos laidais. Tiesa, antžeminių juostelių storis yra milimetras, o švitrose jos yra 100 000 kartų didesnės. Dar neaišku, kodėl sraigtų skersmuo padidėja tiek daug - daug greičiau, nei oro slėgis mažėja didėjant aukščiui.
Halo yra vienodas rausvai violetinis švytėjimas maždaug 80 kilometrų aukštyje. Išmetimo priežastis, matyt, yra ta pati, kaip ir viršuje esančių spritų, tačiau skirtingai nei jie, halo visada pasirodo tiesiai virš žaibo blykstės. Spritai naudojasi laisve būti kažkur šone. Atrodo, kad tarp spritų ir halų yra tam tikras ryšys, tačiau mechanizmas vis dar nėra aiškus. Jie kartais atsiranda kartu, kartais atskirai. Galbūt halo yra viršutinė spritų dalis, kai elektrinio lauko stipris nebuvo pakankamas, kad išmetimas pasklistų į tankesnį apatinį orą.
Pagal geografinį perkūnijos žemėlapį, didžiausia tikimybė pamatyti spritą yra pusiaujo ir atogrąžų Žemės zonų gyventojams. Šioje srityje susidaro iki 78% visų perkūnijų. Rusijos gyventojai taip pat gali pastebėti spritą. Mūsų šalyje perkūnijos pikas patenka liepos – rugpjūčio mėnesiais. Būtent šiuo metu astronomijos mėgėjai gali pamatyti tokį gražų reiškinį kaip spritai.
Remiantis amerikiečių „Sprite“ir „Giant Jet“stebėjimo vadovu, norėdamas pamatyti spritus, stebėtojas turi būti maždaug už 100 kilometrų nuo perkūnijos epicentro. Norėdami stebėti purkštukus, jis turėtų nukreipti savo optiką 30-35 laipsnių kampu link perkūnijos srities. Tuomet jis galės stebėti dalį jonosferos iki 50 kilometrų aukščio, būtent šioje srityje dažniausiai pasirodo purkštukai. Norėdami stebėti spritus, žiūronus turėtumėte nukreipti 45–50 laipsnių kampu, kuris atitiks dangaus plotą maždaug 80 km aukštyje - vietą, kur gimsta spritai.
Norėdami atlikti išsamesnį ir išsamesnį spritų, purkštukų ir juo labiau elfų tyrimą, geriau stebėtojui naudoti specialią kino įrangą, kuri leis išsamiai užregistruoti dangaus raketas. Tinkamiausias metas medžioti sprites Rusijoje yra nuo liepos vidurio iki rugpjūčio vidurio.
Spritai, kaip ir žaibai, randami ne tik Žemėje, bet ir kitose Saulės sistemos planetose. Tikriausiai būtent spritai buvo užfiksuoti kosminių tyrimų transporto priemonių per audras Veneroje, Saturne ir Jupiteryje.
Spritai ir elfai atsiranda tokiame dideliame aukštyje dėl stipraus oro jonizacijos galaktikų dulkėmis. Virš 80 kilometrų aukštyje srovės laidumas yra dešimt milijardų kartų didesnis nei paviršiniuose atmosferos sluoksniuose.
Pavadinimas „sprites“yra kilęs iš miško dvasių pavadinimo, kuris minimas Williamo Shakespeare'o komedijoje „Vidurvasario nakties sapnas“.
Spritai žmonijai buvo žinomi dar ilgai iki 1989 m. Žmonės išsakė įvairių hipotezių apie šio reiškinio prigimtį, įskaitant tai, kad šviesos blyksniai yra svetimi erdvėlaiviai. Tik po to, kai Johnas Winkleris sugebėjo užfiksuoti spritų kadrus jonosferoje, mokslininkai įrodė, kad jie yra elektrinės kilmės.
Spritų, purkštukų ir elfų spalva skiriasi priklausomai nuo jų aukščio. Faktas yra tas, kad daugiau oro yra sutelkta arti Žemės esančioje atmosferoje, tuo tarpu didelė azoto koncentracija stebima viršutiniuose jonosferos sluoksniuose. Oras dega mėlyna ir balta liepsna, azotas - raudona. Dėl šios priežasties purkštukai, esantys žemiau spritų, dažniausiai yra mėlyni, o patys spritai ir, aukščiau, elfai, yra rausvai.
O štai labai reto reiškinio - kylančio žaibo - vaizdo įrašas: