20 évvel ezelőtt, 1989. július 5–6-i éjjel, fontos eseményre került a Föld felfedezésének története során. John Randolph Winkler, egy nyugdíjas professzor és egy 73 éves NASA veterán rámutatott egy nagy érzékenységű videokamerára a viharfelhőknél, majd a felvételkészítõ keretrõl képre nézve két fényes villanást fedezett fel, amelyek a villámokkal ellentétben nem a földre, hanem akár ionoszféra. Így felfedezték spriteket - a Föld légkörében a legnagyobb tengerszint feletti kibocsátások közül a legnagyobb. Világosan megerősítették a globális elektromos áramkör létezését a bolygónkon, és új lehetőségeket kínáltak annak tanulmányozására.
Tudjon meg többet erről …
John Winkler által feljegyzett kibocsátások 14 kilométer magasságból indultak, és méreteik meghaladták a 20 kilométert. A megjelenésükhöz vezető mechanizmus nem volt egyértelmű, és sok tudományos bátorságot igényelt a troposzféra határain ilyen magasra emelkedő elektromos kisülés bejelentése.
Ahhoz, hogy meggyőzőbb bizonyítékokat szerezzen, egy lelkes Winkler várt, amíg a Hugo hurrikán eltalálta Minnesotát, és szeptember 22–23-án éjjel ismét hasonló nagymagasságú vízfelvételeket rögzített a mennydörgés alatt. Érdekes, hogy hivatalosan amatőrként végezte el ezt a kutatást, mivel azt nem vették bele egyetlen tudományos programba sem. De Winkler természetesen nem volt amatőr és határozottan viselkedett, mint egy ember, aki tisztában volt a küldetésével. A NASA-ban végzett korábbi munkája során hibás nagysebességű videokamera volt. Meggyőzte a Minnesota Egyetem fizikai tanszékének dékánját, hogy fordítson 7000 dollárt a javításra, és felszereljen felszerelést az otthoni nyilvántartások elemzésére.
Az óriás kisülések egyedi felvételei Winklert annyira megijedték, hogy ez boldoggá tette őt. Mi van, ha egy ilyen ürítés eléri a repülőgépet? És a tudós figyelmeztetéssel fordult a NASA kollégáihoz. Kételkedni kezdtek. Melyek a kisülések? De Winkler múltjának tiszteletére átnézték az űrrepülőgép felvételeit. És nem tudtak elhinni a szemüket: több mint tucat ilyen kisülést találtak a filmeken. Winkler rendben volt. Szakemberként az ügyet logikus következtetésére hozta - publikációkat vezetett a vezető tudományos folyóiratokban a Geophysical Research Letters (1989) és a Science (1990).
Promóciós videó:
A cikkek szó szerint sokkoltak a csillagászat, a légköri elektromosság, a radiofizika, a légköri akusztika, a gázkisülés-fizika és az űrbiztonság szakembereit. Ezen publikációk után a NASA már nem tudta elvontatni az űrhajók esetleges veszélyét, és elkezdte a magas tengerszint feletti kibocsátások részletes vizsgálatát. A munka előkészítésének három éve alatt Winklerrel többször konzultáltak, ám soha nem vették bele magába a programba.
A megfigyelések első éjszaka, 1993. július 7-én, egy tudományos állomáson, a Fort Collins közelében (Colorado) meglepett kutatók több mint 240 magas tengerszint feletti kibocsátást rögzítettek. Másnap este a DC-8 repülőgép fedélzetén egy erre a célra szánt repülő laboratóriumot telepítettek, hogy kizárják a hibát a magasság meghatározásában. Az eredmények meghaladták az összes várakozást: hatalmas fáklyákat észleltek legalább 50-60 kilométer magasságban. Shakespeare "A Midsummer Night's Dream" nyugtalan nyugdíjainak tiszteletére spriteket, azaz levegőszeszes neveket kaptak. Természetesen felmerült a kérdés: miért nem tudtak korábban semmit ezekről a kibocsátásokról, ha mindegyik hatalmas zivatarfront több tucat generál?
Az irodalom elemzése kimutatta, hogy évszázadok óta sok ember szokatlan és nagyon nagy kisüléseket látott a felhők felett. Rakétavillámnak, felhős sztratoszférikus kisülésnek nevezték őket, növekvő villámként, sőt felhőből térbe történő villámlásnak. De megbízható bizonyítékok hiányában a furcsa szemtanúk jelentéseit egyszerűen figyelmen kívül hagyták. Még félretették egy olyan közismert és tisztelt szakembert a légköri elektromosság terén, mint a Nobel-díjas Charles Thomson Wilson, aki egy hasonló jelenségről írt 1956-os cikkében. John Winkler professzor érzelmeinek, tapasztalatainak, kitartásának és félelemének hiánya telt el, így "ez nem válhat" gyorsan ", és ki nem tudja ezt". Most, az interneten található számos videóban, részletesen megvizsgálhatja ezeket a kategóriákat.
John Winkler 2001-ben halt meg. Nem végzett több munkát a magassági fokozaton, bár nehéz elhinni, hogy nem akart - ilyen és ilyen siker után. Rendszeresen hivatkoztak a Science publikációjára, ám nyilvánvalóan nem vették be a projektekbe. A kollégák által írt gyülekezet neheztelést mutat neki. De hiába. A vörös és a lila spriteket minden nap tisztelegik John Randolph Winklernek, mert megtanította az embereket látni őket.
A kutatók hamarosan felfedeztek egy egész fénykibocsátást, amely kibomlik a felső légkörben a vezető zivatarok felett. A fő szereplői (alulról felfelé): a kék fúvókák, amelyeket néha gnómoknak is neveznek (mivel alul vannak), közepén vörös-lila spritek és halók, felülük pedig vöröses gyűrűk - a magasságban lebegő elfek. De természetesen nem szabad elfelejteni a nagyszabású előadás mögött a rendezőt - ezek a jól ismert viharfelhők és villámlás. Valójában nemrégiben sokkal több volt a együttes, ám a kutatók fokozatosan megszabadultak a szeszes italoktól, a medúzától (bizonyos típusú spritektől) és más hangos „élőlényektől”.
Meg kell jegyezni, hogy a gyönyörű nevekkel végzett gyakorlatok nem csak a „fizika vicc” stílusában való szórakozás, amint az első pillantásra tűnhet. Mint a show-üzletben, a tudományban is fontos szerepet játszik az ötletek és a trendek népszerűsítése, mivel itt-ott küzdenek az erőforrásokért. A tudomány olyan területét, amelyet a nyilvánosság hall, általában általában nagylelkűbb finanszírozással támogatnak. Ne feledje legalább a nanotechnológiát, amelyről mindenki beszél, de senki sem tudja megmagyarázni, mi ez és miért kell oda irányítani annyi pénzt. De térjünk vissza előadásunkhoz, és mutassunk be mindenkit részletesebben a legelismertebb közönségnek.
Az elfek a legkevésbé idősek és rövid életűek a nagymagasságú családban. Ezek a ragyogó vörös-lila gyűrűk az alsó ionoszférában jelennek meg 80-100 kilométer tengerszint feletti magasságban. Kevesebb, mint milliszekundum alatt a közepén megjelenő fény 300-400 kilométerre terjed és elhalványul. Az elfek nem tanulmányoztak nagyon részletesen, valószínűleg azért, mert nem okoznak sok vitát, és nem ígérnek komoly haladást a légköri kisülések természetének megértésében. Három tízezred másodpercben (300 mikrosekundumban) születnek, miután egy erős villám csapott fel a mennydörgésből a földbe. A csomagtartó "adóantennává" válik, amelyből a nagyon alacsony frekvenciájú, erős gömb alakú elektromágneses hullám a fénysebességgel indul. 300 mikrosekundumban 100 km-es magasságra jut, ahol gerjeszti a nitrogénmolekulák vörös-lila fényét. Minél tovább megy a hullámminél szélesebb lesz a gyűrű, mindaddig, amíg el nem tűnik a forrástól.
A kék fúvókák vagy törpék a leginkább titokzatos, ritka és legnehezebben megfigyelhető lények az új nagymagasságú ürülések együttesében. A törpe kék keskeny, fordított kúpnak tűnik, a mennydörgés felső szélétől kezdve, és néha eléri a 40 kilométert. A kék fúvókák terjedési sebessége 10 és 100 km / s között van. A legfurcsább az, hogy megjelenésüket nem mindig társítják látható villámcsapásokkal. A tengerszint feletti magasságban, ahonnan a fúvókákat elindítják, a nyomás továbbra is viszonylag magas, és nem meglepő, hogy kék színűek. Így világít a villám, a koronák kisülése a vezetékeken, a szikra kisülése és még a magas hőmérsékletű lángok is. Ez a nitrogénmolekulák izzása is, de nem a vörös-lila csíkban, mint az elfek, hanem az ultraibolya-kékben.
A szokásos fúvókák mellett az úgynevezett kék indítók néha felszakadnak a felhő felső széléről. Nem haladnak meg 30 kilométer felett. Egyes tudósok úgy vélik, hogy ez csak egy villámcsavar, amelyet felfelé irányítanak egy olyan területre, ahol a nyomás gyorsan esik, és ezért az indítók sokkal többet terjesztenek, mint a hagyományos villámok. Mások úgy ítélik meg, hogy azok fejletlen fúvókák.
A kék fúvókák legérdekesebb típusát óriás fúvókáknak hívták. Nem sokkal a Föld felszínétől kezdve eléri a 90 kilométert. A geofizikusok iránti érdeklődés az óriás fúvókák iránt, hogy azok méretükhöz igazodjanak, mivel ezek a kisülések "non-stop repülést" hajtanak végre a troposzférából közvetlenül az ionoszférába. Rendkívül ritkák, és legfeljebb tucatszor rögzítik megbízhatóan. Ugyanakkor egy másodperc töredékéig élnek, ami elvileg lehetővé teszi szabad szemmel történő észlelést.
A sugárhajtású elmélet csak az első lépéseket teszi. Még nem világos, hogy ez a jelenség hogyan néz ki. Ha természetüknél fogva közel állnak a villámlás világító csatornájához a fejlesztési szakaszban, akkor világossá válik, hogy a sugárhajtású születése miért nem jár a villámlással: maga a villám. De talán közelebbi analógia a mennydörgés belsejében a kisülés, amely energiát ad a villámcsatorna számára. Ebben az esetben a fúvókák természetét még nehezebb megérteni, mivel az ilyen kisülések elmélete a fejlődés korai szakaszában van.
A legtöbb megfigyelést és publikációt a vörös spritekre fordítják. Ezek valódi popsztárok a nagy magasságú légköri kibocsátások között. Néha úgy tűnik, hogy iránti érdeklődés éppúgy túlhevült, mint a népszerű énekesek iránt. Miért érdemeltek ilyen figyelmet? A lényeg valószínűleg az, hogy könnyen megfigyelhetők (ha természetesen tudod, hogy lehetséges). Naponta több tízezer sprite születik a világon, és elképesztő, hogy ilyen régóta nem vettek észre őket.
A spritek nagyon fényes térfogatú fáklyák, amelyek 70-90 kilométer tengerszint feletti magasságban fordulnak elő, és 30-40 kilométerre esnek le, és néha még ennél is többet. A felső rész szélessége néha eléri a tíz kilométert. Ezek a legnagyobb tengerszint feletti kibocsátások. Az elfekhez hasonlóan a spritek szorosan kapcsolódnak a villámláshoz, de nem minden. A legtöbb villám a felhő negatív töltésű részéből sztrájkol (átlagosan közelebb van a talajhoz). De a földre sújtó villámok 10% -a a pozitív töltés területétől indul, és mivel a pozitív töltés fő területe nagyobb, mint a negatívé, a pozitív villámok erősebbek. Úgy gondolják, hogy az ilyen hatalmas kisülések spriteket generálnak, amelyek körülbelül egy másodperc századával felvillannak a mezoszférában, miután a felhő földről kisül.
A spritek vörös-lila színét, akárcsak az elfek, a légköri nitrogénhez társítja. A sprite felső része egyenletesen ragyog, de 70 kilométer alatt a kisülés úgy tűnik, hogy több száz méter vastag csatornákból szőtt. Szerkezetük a tanulmányozandó spritek legérdekesebb tulajdonsága. A csatornákat a közismert tű kisülésekhez hasonlóan, a zivatarban lévő tárgyak éles szélein és a nagyfeszültségű vezetékeken analóg módon csatornáknak nevezzük. Igaz, hogy a földi szalagok vastagsága milliméter nagyságrendű, a spritekben pedig 100 000-szer nagyobb. Még nem világos, miért növekszik a szalagok átmérője annyira - sokkal gyorsabban, mint ahogy a légnyomás magassággal csökken.
A halo egy egyenletes vöröses-lila izzású, kb. 80 km magasságban. A kisülés oka nyilvánvalóan ugyanaz, mint a sprite felső részén, ám ezekkel ellentétben a halo mindig közvetlenül a villámjelzés felett jelenik meg. A spritek megragadják a szabadságot, hogy valahol az oldalon vannak. Úgy tűnik, hogy van bizonyos kapcsolat a sprit és a halosz között, de a mechanizmus még mindig nem ismert. Néha együtt jelennek meg, néha külön. Lehet, hogy a halo a sprite felső része, amikor az elektromos térerő nem volt elegendő ahhoz, hogy a kisülés a sűrűbb alsó levegőbe terjedjen.
A zivatarok földrajzi térképe szerint a Föld egyenlítői és trópusi övezeteinek lakosainak a legnagyobb esélye a sprits megjelenésére. Ebben a térségben fordul elő a zivatarok akár 78% -a. Oroszország lakói megfigyelhetik a spriteket is. A zivatarok csúcsa hazánkban július-augusztusra esik. A csillagászat szerelmesei ebben az időben láthattak olyan gyönyörű jelenséget, mint a sprites.
Az amerikai sprite és óriási sugárhajtású megfigyelő kézikönyv szerint a spritek megtekintéséhez a megfigyelőnek kb. 100 kilométerre kell lennie a zivatar epicentrumától. A fúvókák megfigyelése érdekében az optikáját 30-35 fokban a zivatar felé kell irányítania. Ezután képes megfigyelni az ionoszféra egy részét akár 50 kilométer tengerszint feletti magasságban is, ezen a területen jelennek meg a fúvókák a leggyakrabban. A spritek megfigyeléséhez a távcsövet 45-50 fokos szögben kell megcélozni, amely megfelel az ég területének mintegy 80 km tengerszint feletti magasságban - az a hely, ahol a sprits születik.
A spritek, fúvókák és még inkább az elfek jobb és részletesebb tanulmányozásához jobb, ha a megfigyelő speciális mozi berendezést használ, amely lehetővé teszi az égi fáklyák részletes felvételét. A sprite vadászatának legjobb ideje Oroszországban július közepe és augusztus közepe között van.
A spriteket, mint a villámot, nemcsak a Földön, hanem a Naprendszer más bolygóin is megtalálják. Valószínűleg a spriteket vették fel az űrkutató járművek a Vénuszon, a Szaturnuszon és a Jupiteron zajló súlyos viharok során.
A spritek és tündék olyan nagy tengerszint feletti magasságban jelennek meg, hogy a levegőt galaktikus por erőteljes ionizálja. 80 kilométer feletti magasságban az áram vezetőképessége tíz milliárdszor nagyobb, mint a légkör felszíni rétegeiben.
A "sprites" név az erdei szellemek nevéből származik, amelyekre William Shakespeare "A Szentivánéji álom" című komédia utal.
A szószokat az emberiség már 1989 előtt megismerte. Az emberek különféle hipotéziseket fogalmaztak meg ennek a jelenségnek a természetéről, ideértve azt a tényt, hogy a fény villanása idegen űrhajók. A tudósok csak azután, hogy John Winkler képes volt elkészíteni a sprite-kereteket az ionoszférában, bizonyították a tudósok, hogy ezek elektromos eredetűek.
A spritek, fúvókák és tündék színe a megjelenés magasságától függően eltérő. A helyzet az, hogy több levegő koncentrálódik a Föld közeli légkörben, míg az nitrogén magas koncentrációja figyelhető meg az ionoszféra felső rétegeiben. Levegő ég kék és fehér lánggal, nitrogén - piros. Ezért a spritek alatti fúvókák elsősorban kék színűek, míg a spritek és magasabbak az elfek vörösesek.
És itt van egy videó egy nagyon ritka jelenségről - emelkedő villámlás: