Красные Эльфы и Синие Джеты

Перевод: Алексей Сафонов
Опубликовано 16-07-2007

Грозы и грозовая деятельность интересовала человечество во все времена. С давних времён люди боялись гроз и покланялись грозам, связывали с грозами отдельные религии. Примерно в начале 17 века грозами начинают активно интересоваться учёные. У нас в стране это были великий Михаил Ломоносов и его напарник по фамилии Рихман, в Англии – знаменитый Бенжамин Франклин. С тех пор было сделано множество открытий и изобретено множество приборов, которые позволяют избежать разрушений при ударе молнии и изучить мельчайшие подробности возникновения молний. Однако пристальные взгляды учёных до сих пор прикованы к этому удивительному явлению – грозе. До недавнего времени внимание исследователей в этой области было приковано к изучению молний во всех её проявлениях. Исследования проводились на темы, связанные с возникновением и распространением молниевого разряда, а также на темы, связанные с защитой зданий и сооружений от прямых ударов молний.

Казалось, что исследований было проведено столько, что о физических процессах удара молнии и о грозах в целом мы знаем всё или почти всё.

Однако в 1989 году было случайно открыто явление, которое перевернуло представление о грозах вообще и о молниях в частности. Как оказалось позднее, грозовые облака – намного более мощные источники энергии, чем представлялось ранее.

Группа учёных из Минесотского Университета в Миннеаполисе наблюдали за развитием «Одиночных штормов» (примечание переводчика – «Внутримассовых конвективных грозовых ячеек») с помощью высокочувствительной телевизионной техники. Сверхчувствительная видеокамера, направленная на грозовое облако в районе озера Верхнее, зафиксировала кратковременные вспышки (до 30 миллисекунд), поднимающиеся от верхушки облака на высоту до 65 километров. С тех пор "эльфы" регистрировались неоднократно. Исследователи пока не нашли объяснения этому феномену. Особенно любопытный аспект заключается в том, что энергия "эльфов" намного превышает энергию одиночного молниевого разряда, а по некоторым данным, и энергию грозового облака. И потому совершенно неясно: гроза провоцирует странные вспышки, зарождающиеся "эльфы" инициируют грозу, или некий третий неизвестный фактор является причиной возникновения и грозового фронта и огненных факелов над ним?

Информации по этому поводу в русскоязычной части Интернета почему то очень мало. Складывается впечатление, что наша общественная наука намеренно избегает материалов и публикаций на эту тему. Тем не менее, с момента открытия этого явления прошло уже более 15 лет, и остаётся непонятным всероссийское молчание нашей науки. Так или иначе, за рубежом исследованием этого явления вполне серьёзно занимаются, о чём свидетельствуют множество опубликованных исследовательских работ (диссертаций) на эту тему и непрекращающиеся научно-популярные статьи. Также в Европе и США работают группы наблюдателей-любителей, изучающих данный аспект гроз с помощью подручных средств. Из-за огромного недостатка информации об эльфах наш ресурс подготовил статью, автором которой является Мэтт Хэвнер (Matt Heavner).

Введение.

Красные Эльфы и Синие Джеты – атмосферные оптические (примечание переводчика - оптико-электрические) явления, наблюдающиеся в верхних слоях атмосферы Земли (стратосфера и иногда выше).

Первые фотоизображения Эльфов были впервые получены в 1989 году (Франц и др.), в 1990-х года начались космические исследования (Космическая обсерватория по наблюдению за молниями - Space Shuttle Observations of Lightning, NASA), которые особенно ценны и дают возможность пронаблюдать за Эльфами как бы сверху. С тех пор были получены множественные видеоматериалы, позволяющие изучать динамику всполохов. Также велись наблюдение с самолётов. Необходимо отметить, что именно при наблюдении Эльфов с самолёта в 1995 году были открыты Джеты – похожие по структуре на Эльфа всполохи синеватого цвета. Это явление также ни разу до этого не наблюдалось.

Джеты синего цвета кажется появляющимися непосредственно из вершин облаков. Создаётся впечатление, что верхняя граница облака представляет собой точку отсчёта для этого явления. Далее они стреляют сквозь стратосферу как бы сквозь некие узкие конусы. В ходе описанных исследований была зафиксирована скорость выстрела, примерно она составляет 100 километров в секунду. Уже сейчас, после обнаружения этих явлений, подразумевается, что грозы оказывают намного более интенсивное влияние на средние и верхние слои атмосферы, чем полагалось ранее.

Особенности и некоторые характеристики красных Эльфов.

Эльфы – огромные, но слабосветящиеся вспышки-конусы (чаще всего криволинейные конусы), которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака (наковальни). Они появляются выше активной системы (ядра) грозы и прямо связаны с ударами линейных и плоских молний. Они представляют собой пятна овальной либо конусной формы красного цвета, которые могут располагаться над облаком либо группами, либо по отдельности. Эльфы очень высоки, их макушки поднимаются в среднем на высоту до 95 км.

Самая яркая область эльфов находится на высоте около 65 – 75 км, выше которых иногда появляется слабое красное свечение или тонкие красные «подсветы», распространяющиеся до высоты в 90 – 95 км.

Ниже красных пятен располагается синяя полоса в виде нити или каната, которая связывает красное пятно (пятна) и ядро грозы. Как выяснилось, синие «рукава», связывающие красные пятна с облаком, могут опускаться вниз на расстояние до 40 км. Эльфы редко появляются в одиночку. Чаще они появляются парами или тройками. Очень большие эльфы при ближайшем рассмотрении представляют собой набор более маленьких, тесно возникших одиночных эльфов.

Иногда расстояние между эльфами, возникающими над отдельной грозовой зоной, составляет около 50 км. Объёмы, в которых сверкают эльфы, достигают 10 000 кубических километров.

Наблюдения, проведённые в разных странах с помощью быстрых фотометров (позволяющих фиксировать малые по продолжительности вспышки), показывают, что длительность вспышки эльфов не превышает 5 миллисекунд. Средняя цифра – 3 миллисекунды.

Текущие исследования указывают на то, что эльфы возникают преимущественно в разрушающихся грозовых облаках. Также обращается внимание на то, что эльфы связаны с положительными разрядам молнии в отрицательно заряженную поверхность земли (примечание переводчика – Обычно нижняя граница грозового облака заряжается отрицательно, а по индукции поверхность Земли – положительно. Бывает, что из-за некоторых процессов в облаке полярность меняется, и молнии бьют из положительно заряженного облака в отрицательно заряженную землю. Положительный удар молнии – такой удар, при котором молния бьёт из положительно заряженного облака в отрицательно заряженную землю).

Яркость эльфов принято оценивать по блеску звёзд, принятого в астрономии. Практически яркость высокоатмосферной вспышки сравнивают с блеском звёзд, находящихся рядом, так как наблюдения эльфов в основном происходят в ночное время.

Оптические характеристики эльфов таковы, что их едва можно разглядеть невооружённым глазом. Однако сейчас наблюдения за эльфами ведутся с помощью приборов и инструментов, позволяющих усиливать увиденное изображение. Удаётся рассмотреть, что структура у эльфов очень сложная, волокнистая, и ни один эльф по своей структуре не похож на другой.

Ранее, при публикации отчётов на эту тему, эльфы назывались, например, как «молнии, свободные от облаков», «высокоатмосферные разряды», «ионосферные молнии» и т.д.

Теперь их называют Эльфами, потому что они очень красивые и мало живут. Таким образом, подытоживая всё вышесказанное, Эльфы представляют собой высокоатмосферные вспышки, которые выглядят как красные пятна, вершины которых расслаиваются на отдельные нити. Из-за наличия наиболее яркой части создаётся впечатление, что эльфы появляются чуть выше облака, однако это не так – их связывает с облаком синее свечение, наблюдающиеся ниже самой яркой части и открытое при помощи наблюдений с самолёта.

Особенности и некоторые характеристики синих Джетов.

Синие Джеты – оптико-электрические явления, возникающие также непосредственно из вершины облаков. Однако во внешнем виде Джеты довольно серьёзно отличаются от Эльфов. Джеты представляют собой трубки-конусы синего цвета, которые живут относительно дольше Эльфов и, как правило, тесно не связаны с ударами линейных или плоских молний. Кажется, что Джеты являются независимыми структурами в грозовых облаках. Также необходимо заметить, что конусы Джетов – более ровные, чем это наблюдается у Эльфов.

Джеты как правило немного слабее в блеске, чем Эльфы, но иногда встречаются Джеты, сопоставимые по блеску с Эльфами.

Из облака Джеты выстреливают с приблизительной скоростью 100 км/с, на высоту приблизительно 50 – 60 км.

Наблюдения показывают, что эти явления никак не связаны с магнитным полем грозы.

Почему об Эльфах и Джетах узнали так недавно?

Эльфы являются незаметными по нескольким причинам:
1. Эльфы возникают выше наковальни грозы, и чтобы наблюдать их, требуется визуальный доступ к области, находящейся выше активной системы гроз. Также необходимо, чтобы эта рассматриваемая наблюдателем область находилась на тёмном фоне (фоне звёздного неба) и была свободна от других облаков, часто сопровождающих грозу.
2. Эльфы довольно тусклы, их светимость такова, что их может заметить только натренированный для этого глаз. Светимость Эльфов часто находиться как раз на пороге чувствительности нашего глаза. Особую роль здесь играет периферийное (боковое) зрение как более чувствительное к неярким свечениям разного рода. Более того, при наблюдениях Эльфов особую роль играет близко расположенные фонари и другие источники паразитного света, в том числе и сами молнии в активной части грозы (зарницы), которые мешают увидеть вспышки.
3. Длительность вспышек Эльфов очень мала для того, чтобы рассмотреть их перемещение. Поэтому наблюдатель, смотрящий за Эльфами, должен быть всё время на чеку и не отвлекать зрение на постороннее, а это очень сложно сделать.
4. Эльфы – относительно беспорядочное явление, и не каждый удар молнии указывает на то, что выше грозы Эльф обязательно возник.

Если собрать эти факторы вместе, становиться понятным, почему ранее на эти явления не обращали внимания.

Как наблюдать Эльфы и Джеты?

Первое правило наблюдателя за Эльфами и Джетами следующее. Обязательно должен быть открыт сектор тёмного неба, находящийся выше грозы. Обычно выбирают облако, у которого с места наблюдения видна наковальня. Далее уделяется особое внимание тёмному фону неба.

Лучше всего наблюдать Эльфы и Джеты тогда, когда грозовое облако находиться на горизонте, а наковальня видна чуть выше его. При этом складываются самые благоприятные условия – вспышки поднимаются вертикально и относительно высоко (их хорошо заметно), а находящаяся низко гроза не сильно отвлекает внимание.

Помимо абсолютно тёмного неба, необходимо, чтобы зрение также было подготовлено – если вы можете легко наблюдать млечный путь, то этого оказывается достаточно.

Если всё готово, необходимо пристально смотреть в область над наковальней и не отвлекаться. Эльфы достаточно быстры, и разглядеть их перемещение обычно не удаётся. Однако их тусклый красный цвет и странная вертикально полосатая ниточная структура может быть воспринята.

При наблюдении за Эльфами нужно ещё одно качество – терпение. Вы обязательно будете вознаграждены, если будете выполнять несколько простых советов, приведённых выше. Если все условия наблюдений соблюдены, то увидеть Эльфа представляется намного более вероятно, чем увидеть пролетающий метеор.

Научные исследования Эльфов и Джетов.

Сейчас ведутся интенсивные исследования и предпринимаются большие усилия для того, чтоб разгадать, насколько Эльфы и Джеты определяют свойства электрического поля Земли.

Сейчас именно визуальные наблюдения высокоатмосферных разрядов являются основным источником информации, которая анализируется и перерабатывается. Создаются новые методы наблюдения высокоатмосферных разрядов, которые позволяют наблюдать их в радиодиапазоне и измерять их спектр.

Найдены методы, позволяющие установить и плотность тока в наблюдаемых разрядах.

Интересны исследования, посвящённые измерениям электрохимических эффектов, которые возможно оказывают Джеты и Эльфы на мезосферу и стратосферу.

Непонятен пока масштаб влияния высокоатмосферных вспышек на атмосферу Земли. Является ли эффект их воздействия глобальным или местным? На все эти и многие другие вопросы предстоит найти ответы в ближайшее время.

См. также видео: Эльфы (mpg, 144 Kb), Джеты (mpg, 44 Kb).

Назад в раздел