Ранее мы уже рассказывали про красные спрайты. Но в небе бывают еще более редкие явления — настолько, что их называют именами сказочных существ. Самое время рассказать об этих (не)фантастических тварях.
Новый класс небесных созданий
Все явления, о которых мы будем говорить, называют разрядами в верхних слоях атмосферы или TLE (Transient Luminous Events), что можно перевести как кратковременные световые события.
Также известные как ионосферные молнии, эти яркие разноцветные вспышки над сильными грозами действительно происходят очень высоко – от 50 до 100 километров над уровнем моря. Это значительно выше обычных молний, которых не бывает выше 16 километров.
Если обычные молнии могут достигать температуры в 30 тысяч градусов Цельсия, красные спрайты (от слова sprite, «дух») и другие TLE не относят к ним из-за низкой, почти комнатной температуры разрядов.
Само изучение TLE началось с первого попадания спрайта на фото в 1989 году, когда стало понятно, что они существуют, а не служат галлюцинациями отдельных людей.
Потом оказалось, что спрайты не одни – с 1989 выделили около десятка отдельных видов TLE, отличающихся друг от друга по форме, размеру и цвету. С тех пор TLE сотни раз попадали на пленку и видео. Их замечали как с земли, так и из космоса.
Природа всех подобных явлений хоть и связана с грозовыми облаками и молниями, понятна все же не до конца. Кого-то поймали на фото лишь недавно.
Эльфы
Первыми после спрайтов обнаружили эльфов, или ELVES (Emission of Light and Very Low Frequency perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources – «излучение света и очень низкочастотные возмущения из-за импульса от электромагнитных источников»).
Первого эльфа заметили буквально с космического корабля – шаттла Columbia в 1990 году. Эльфы выглядят как светящиеся красным диски до 400 километров (!) в диаметре на высоте 100 километров (почти космос), которые исчезают всего за тысячную долю секунды.
Считается, что свечение эльфов вызвано не самой молнией далеко внизу, как в случае спрайтов, а электромагнитным импульсом – направленной вверх от молнии радиоволной.
Радиоволна состоит из частиц света, фотонов, энергии которых недостаточно, чтобы их видел человеческий глаз. Но когда радиоволна достигает верхушки атмосферы, это приводит к ускорению местных электронов и других частиц.
Эти электроны, в свою очередь, ударяются о редкие частицы воздуха, которые здесь представлены в основном азотом, и передают им часть своей энергии. Но атомы азота, как и все во вселенной, стремятся к равновесию, поэтому быстро сбрасывают лишнюю энергию в виде частиц красноватого света – фотонов, которые и образуют эльфа.
Эльфов не стоит путать с гало спрайта. Хотя гало имеет похожую форму диска, его замечают ниже эльфов, на высоте примерно 70-80 километров. Эльфы могут возникать независимо, гало – только вместе со спрайтом, так как служит его частью.
Призраки
Напомним, спрайты – это холодные красные разряды из верхушки грозового облака в верхние слои атмосферы, которые происходят высоко в небе сразу после обычной молнии далеко внизу.
Спрайты и так тяжело поймать, но в одном случае из ста бывает, что спрайты порождают еще более редкое явление, которое назвали призраком (ghost).
Призраки обитают на высоте от 50 до 85 километров. Считается, что они возникают так же как спрайты, но в призраке от электронов холодного разряда возбуждается не азот, а частицы железа и никеля, оставшиеся от сгоревших в атмосфере метеоров.
А поскольку метеоры имеют внеземное происхождение, сияние призраков – это, иными словами, свечение инопланетных металлов.
Первое надежно подтвержденное фото с призраком (правда, без свойственного призракам зеленого свечения) ученые смогли сделать только в 2019 году. Это одно из самых редких TLE, поэтому поиски продолжаются.
Тролли, феи, гномы и прочие
Кратковременные световые события – область новая и малоизученная. Поэтому внутри нее нередко выделяют новые явления, которые называют отдельными волшебными именами. Но эти феномены еще менее изучены, чем спрайты и эльфы, пока не имеют красочных фото и даже не всегда входят в официальные классификации.
Иногда особенно мощные спрайты оставляют после себя троллей (trolls). Это красные пятна с едва заметными хвостиками, которые возникают у нижних оснований спрайтов и оставляют после себя красноватые следы, идущие вниз, к грозовому облаку.
Белые пятна и точки над грозами называют феями (pixies). Предполагается, что они не связаны непосредственно с молнией, занимают менее 100 метров в диаметре и длятся около 16 миллисекунд.
А небольшие молнии до километра высотой, идущие вверх от грозового облака, нарекли гномами (gnomes). Гномы, вероятно, – несостоявшиеся синие джеты, куда более зрелищное, изученное и крупное TLE, о котором мы обязательно расскажем в следующих статьях.