Джеты и Спрайты: Рожденные молниями

В Институте космических исследований прошла научная конференция по результатам работы спутника "Чибис". Его отправили в космос для изучения высотных молний два года назад специалисты ИКИ и Московского университета. Ученые полагают: в разрядах атмосферного электричества много неизученного. По одной из научных версий, именно благодаря этому мощному источнику энергии на Земле появились первые клетки жизни.

В Институте космических исследований прошла научная конференция по результатам работы спутника "Чибис". Его отправили в космос для изучения высотных молний два года назад специалисты ИКИ и Московского университета. Когда спутник пролетает над грозовым фронтом, он фиксирует излучения волн различной длины. Временное разрешение – доли секунды.

"Грозовой разряд очень короткий, это буквально миллисекунды и даже до микросекунд. Ряд приборов, в частности, радиоприбор, за эти миллисекунды накапливает достаточно большой объем информации. И полученную информацию мы на Земле обрабатываем", — рассказывает заведующий лабораторией Института космических исследований РАН Станислав Климов.

Их называют "голубые Джеты" и "красные Спрайты" — яркие вспышки от электрических разрядов на больших высотах, своеобразные молнии в ионосфере. Однако ученые в терминологии осторожны. Явления новые, недавно обнаружены.

"По видимому, это особый вид разрядов, не такой, как обычные молнии, есть гипотезы, что молнии их провоцируют, но еще раз подчеркну, особой ясности нет", — отмечает ведущий научный сотрудник лаборатории экстремальной Вселенной НИИ ЯФ МГУ Сергей Свертилов.

Гигантская ветвистая молния и оглушительные раскаты грома – это то, что мы видим и слышим на Земле. До недавнего времени считалось, что вся красота и ужас грозы у нас над головой. Однако грозовые страсти бурлят не только под тучами, но и над ними. Молнии стреляют и вверх, в космос, вызывая разные свечения.

На карте, где обозначена траектория полета "Чибиса", специалисты отмечают так называемые "рыбные места", здесь гроз всегда много. И вероятность увидеть атмосферные "фейерверки" в этих районах велика.

"Чибис" мы включаем над теми районами, где максимальное распределение по грозовым разрядам: это Африка, иногда над Австралией, сейчас больше в районе Венесуэлы", — говорит Станислав Климов.

Из космоса наша Земля похожа на закипающий бульон. Бушуют ураганы, торнадо, извергаются вулканы и огромные цепочки грозовых фронтов. Руки так и тянутся к фотоаппарату. Никто из космонавтов не возвращался с орбиты без снимков. И почти у каждого именно там, в космосе, появляется свое любимое природное явление. Для космонавта Павла Виноградова — это молнии.

"Они совершенно разные, друг на друга не похожи. У меня есть снимки, где я фотографировал молнию на фоне полярного сияния, с Земли этого не увидишь никогда", — делится летчик-космонавт, Герой России Павел Виноградов.

В один из своих полетов Павел снял молнии с высоты в 300 километров. Вспышки света. А вот снять высотные разряды, поймать "Спрайты" и "Джеты", — задача не из простых, они слишком молниеносны.

"Я искал вторичное проявление таких грозовых систем, как они могут разряжаться туда, в ионосферу. К сожалению, сегодня аппаратура не очень может фиксировать, это удача, если мы это поймаем, у меня всего два или три снимка, когда идет разряд вверх, для этого нужна специальная аппаратура, ловить вручную — это тяжело", — рассказывает Павел Виноградов.

Разгадать природу молний человечество стремилось давно. Политик и ученый Бенджамин Франклин, которого сейчас больше знают по изображению на стодолларовой купюре, провел эксперимент с воздушным змеем. Наверху закрепил металлический стержень, а на конце веревки — ключик, который от разряда молнии начал светиться. Так Франклин доказал электрическую природу явления. Прошло три века, а у ученых по-прежнему еще немало вопросов. Оказывается, молнии еще и источник самого опасного гамма-излучения. То есть, природный реактор у нас над головой?

"Молнии, в которых рождается гамма-излучение, они должны быть на высоте 10-12 километров. На это внимание сейчас существенно обращают, потому что самолеты сейчас летают на высоте порядка 10 километров, это как раз та область, где может генерироваться это излучение", — объясняет Станислав Климов, заведующий лабораторией Института космических исследований РАН.

Здесь молнию создает не природа, а сам человек. И это несмотря на мороз минус 20. Высоковольтный комплексный стенд электротехнического института. Вот оно грозовое облако: от настоящего отличается, наверное, только меньшим размером. Специалисты советуют: чтобы увидеть искусственную молнию, необходимо дождаться темноты. Сейчас же, в дневное время, доказать, что внутри облака есть разряды, можно с помощью парика — волосы на нем буквально встают дыбом.

Принцип действия установки прост: искусственное облако создается с помощью потока заряженных водяных частиц, накапливается заряд, а потом сверкают молнии. Кстати, они тоже сопровождаются звуком, но это больше похоже на треск, чем на громовые раскаты.

"Здесь, несмотря на то, что кажется, что маленькое облачко, в его центре — полтора миллиона вольт. В настоящем — 10-15 миллионов. В высоком напряжении создается электрическое поле, эффект от этого электрического поля — поведение волос, когда начинают заряжаться", — говорит ведущий научный сотрудник Всероссийского электротехнического института Владимир Сысоев.

Дождавшись темноты, нам удается поймать в объектив искусственные молнии. Хотя, были сомнения, что аппаратура справится. Ученые говорят: чтобы увидеть эти молнии во всей красе, необходимы специальные камеры, которые снимают хотя бы две тысячи кадров в секунду.

"У нас есть очень много приборов, усилители, скоростные камеры, которые позволяют эти процессы наблюдать", — говорит Владимир Сысоев, ведущий научный сотрудник Всероссийского электротехнического института.

Молнии разряжаются в землю, уходят вверх, переходят из одной грозовой системы в другую — такое разнообразие только подогревает научный интерес. А появление новых приборов позволяет заглядывать в тайны природы, недоступные глазу.

"Эта установка уникальна, позволяет, не поднимаясь в грозовую тучу, не поднимая туда приборов, изучать, как молния формирует свой электрический сильный канал с большим током. Что я имею в виду: грозовое облако – это всегда заряженные частички, распределенные на много метров, и вдруг под действием какого-то процесса эти частички сбрасываются зарядом в канал, вот этот процесс, как происходит сбрасывание большого объема, до сих пор не изучен. То есть, существует очень много гипотез, но наука до сих пор четко не ответила", — говорит Владимир Сысоев, ведущий научный сотрудник Всероссийского электротехнического института.

Каждую секунду над нашей планетой гремит до 2000 гроз. А молнии, как и тысячи лет назад, по-прежнему наводят страх на землян. И небезосновательно. Недавно в Аргентине на пляже от удара молнии погибли люди. В Бразилии молния попала в статую Христа — символ Рио-де-Жанейро. Это статистика уже нынешнего года.

Хотя, ученые полагают, что в разрядах атмосферного электричества есть польза. По одной из версий, именно благодаря этому мощному источнику энергии на Земле появились первые клетки, жизнь. Так что, разгадав тайны молний, возможно, выяснится, что своим рождением мы обязаны Зевсу, греческому богу-громовержцу.