Pirms 20 gadiem, 1989. gada 5. un 6. jūlija naktī, notika svarīgs notikums planētas Zemes izpētes vēsturē. Džons Randolfs Vinklers, atvaļināts profesors, 73 gadus vecais NASA veterāns, uz negaisa mākoņiem norādīja uz augstas jutības videokameru, un tad, aplūkojot ierakstīšanas kadru pa kadriem, viņš atklāja divas spilgtas zibspuldzes, kas atšķirībā no zibens neizgāja zemē, bet gan līdz jonosfēra. Tātad tika atklāti spriti - lielākie no augstkalnu izplūdēm Zemes atmosfērā. Viņi skaidri apstiprināja globālās elektriskās ķēdes esamību uz mūsu planētas un sniedza jaunas iespējas tās izpētei.
Uzzināsim vairāk par šo …
Jāņa Vinklera reģistrētās izlādes sākās no 14 kilometru augstuma, un to izmēri bija vairāk nekā 20 kilometri. Mehānisms, kas noveda pie viņu parādīšanās, nebija skaidrs, un bija vajadzīgs daudz zinātnisku drosmju, lai paziņotu par elektrisko izlādi, kas paceļas no troposfēras robežām līdz šādam augstumam.
Lai iegūtu pārliecinošākus pierādījumus, aizrautīgais Vinklers gaidīja, līdz viesuļvētra Hugo piemeklēja Minesotu un naktī no 22. uz 23. septembri videoklipā atkal ierakstīja daudzus līdzīgus liela augstuma noplūdes gadījumus virs negaisa. Interesanti, ka viņš formāli veica šo pētījumu kā amatieris, jo tas nebija iekļauts nevienā zinātniskā programmā. Bet Vinklers, protams, nebija amatieris un rīkojās izlēmīgi, tāpat kā cilvēks, kurš skaidri zināja par savu misiju. No sava iepriekšējā darba NASA viņam ir kļūdaina ātrgaitas videokamera. Viņš pārliecināja Minesotas Universitātes fizikas nodaļas dekānu atvēlēt 7000 USD tās remontam un uzstādīja aprīkojumu, lai analizētu pierakstus savās mājās.
Milzu izmešu unikālie kadri nobiedēja Vinkleru tikpat daudz, cik tas viņu padarīja laimīgu. Ko darīt, ja šāda izlāde nonāk lidmašīnā? Un zinātnieks ar brīdinājumu vērsās pie saviem kolēģiem no NASA. Viņi sāka šaubīties. Kādas ir izplūdes? Bet, veltot cieņu Vinklera pagātnei, viņi apskatīja kosmosa kuģu lidojumu ierakstus. Un viņi nespēja noticēt savām acīm: filmās tika atrasti vairāk nekā duci šādu izlādi. Vinklers pareizi saprata. Kā profesionālis viņš nodeva šo lietu loģiskam secinājumam - publikācijām vadošajos zinātniskajos žurnālos Geophysical Research Letters (1989) un Science (1990).
Reklāmas video:
Raksti burtiski šokēja speciālistus astronomijas, atmosfēras elektrības, radiofizikas, atmosfēras akustikas, gāzes izlādes fizikas un kosmiskās drošības jautājumos. Pēc šīm publikācijām NASA vairs nespēja paraustīt iespējamos draudus kosmosa kuģiem un sāka detalizētu pētījumus par noplūdi augstumā. Trīs gadu laikā, gatavojoties šim darbam, ar Vinkleru vairākkārt notika konsultācijas, taču tas nekad netika iekļauts pašā programmā.
Pašā pirmajā novērojumu naktī, 1993. gada 7. jūlijā, zinātniskā stacijā netālu no Kolinsas forta (Kolorādo) pārsteigti pētnieki reģistrēja vairāk nekā 240 noplūdes augstkalnu augstumā. Nākamajā naktī DC-8 lidmašīnā tika izvietota speciāla lidošanas laboratorija, lai izslēgtu kļūdu augstuma noteikšanā. Rezultāti pārsniedza visas cerības: vismaz 50–60 kilometru augstumā tika atklāti milzīgi signālraķetes. Par godu nemierīgajam Pakam no Šekspīra filmas "Jāņu nakts sapnis" viņiem tika doti vārdi sprites, tas ir, gaisa spirti. Protams, radās jautājums: kāpēc viņi agrāk nezina par šīm izplūdēm, ja katra spēcīgā pērkona negaisa fronte rada tos desmitiem?
Literatūras analīze parādīja, ka simtiem gadu laikā daudzi cilvēki ir redzējuši neparastas un ļoti lielas izplūdes virs mākoņiem. Tos sauca par raķešu zibens, mākoņainām stratosfēras izlādēm, pieaugošu zibens un pat no mākoņa līdz kosmosam zibens. Bet, tā kā nebija ticamu pierādījumu, dīvainos aculiecinieku ziņojumus vienkārši ignorēja. Viņi pat atmeta malā tik pazīstamu un pagodinātu speciālistu atmosfēras elektrības jomā kā Nobela prēmijas laureāts Čārlzs Tomsons Vilsons, kurš savā rakstā par līdzīgu parādību rakstīja jau 1956. gadā. Vajadzēja profesora Džona Vinklera nojauta, pieredze, neatlaidība un bezbailība, tāpēc ka "to nevar" ļoti ātri pārvērst ", bet kurš to nezina." Tagad daudzos video internetā varat detalizēti izpētīt šīs kategorijas.
Džons Vinklers nomira 2001. gadā. Viņš nedarīja vairāk darbu pie augstkalnu klasēm, lai gan ir grūti noticēt, ka negribēja - pēc šādiem un tādiem panākumiem. Uz viņa publikāciju žurnālā Science regulāri atsaucās, bet acīmredzot projektos tā netika iekļauta. Viņa kolēģu uzrakstītais nekrologs par viņu liecina par aizvainojumu. Bet velti. Sarkanās un purpursarkanās sprīdes katru dienu tiek sveiktas Džonam Randolfam Vinkleram, jo viņš iemācīja cilvēkiem tos redzēt.
Drīz pētnieki atklāja veselu gaismas šovu, kas izvērās atmosfēras augšējā daļā virs svina pērkona negaisa. Galvenie dalībnieki tajā (secībā no apakšas uz augšu): zilas strūklas, kuras dažreiz sauc par rūķiem (jo tās ir apakšā), vidū ir sarkanīgi purpursarkanas sprites un halos, un virs tām ir sarkanīgi gredzeni - elfi, kas svārstās augstumā. Bet, protams, mēs nedrīkstam aizmirst režisoru aiz grandiozās izrādes - tie ir visiem labi zināmie negaisa mākoņi un zibens. Patiesībā, ne tik sen, trupas bija daudz vairāk, taču pētnieki pakāpeniski atbrīvojās no stiprajiem alkoholiskajiem dzērieniem, medūzām (dažu veidu spritiem) un citām skanīgām "dzīvām radībām".
Jāatzīmē, ka vingrinājumi skaistos nosaukumos nav tikai jautri “fizikas jokošanas” stilā, kā tas varētu šķist no pirmā acu uzmetiena. Tāpat kā šovbiznesā, arī zinātnē ideju un tendenču veicināšanai ir liela nozīme, jo šur un tur notiek cīņa par resursiem. Zinātnes joma, kuru dzird sabiedrība, parasti tiek dāsnāk finansēta. Atcerieties vismaz nanotehnoloģiju, par kuru visi runā, bet neviens īsti nevar izskaidrot, kas tā ir un kāpēc tik daudz naudas ir jānovirza tur. Bet atgriezīsimies pie sava priekšnesuma un detalizētāk iepazīstināsim visus ar viscienītāko auditoriju.
Elfi ir īslaicīgākie un īslaicīgākie augstkalnu ģimenē. Šie kvēlojošie sarkan violeti gredzeni parādās zemākajā jonosfērā 80–100 kilometru augstumā. Mazāk nekā milisekundes svelme, parādījusies centrā, izplešas līdz 300-400 kilometriem un izgaist. Elfi nav izpētīti ļoti detalizēti, iespējams, tāpēc, ka tie neizraisa daudz diskusiju un nesola nopietnu progresu atmosfēras izplūdes būtības izpratnē. Viņi piedzimst trīs desmittūkstošdaļas sekundes (300 mikrosekundes) pēc spēcīga zibens spēriena no pērkona mākoņa zemē. Tās stumbrs kļūst par "raidīšanas antenu", no kuras gaismas ātrumā sākas spēcīgs sfērisks ļoti zemas frekvences elektromagnētiskais vilnis. 300 mikrosekundēs tas vienkārši nokļūst 100 kilometru augstumā, kur tas uzbudina slāpekļa molekulu sarkanvioleto mirdzumu. Jo tālāk vilnis ietjo platāks gredzens kļūst, līdz tas izzūd no avota.
Zilas strūklas jeb rūķi ir visnoslēpumainākās, retāk sastopamās un visgrūtāk novērotās radības jauno augstkalnu izplūžu ansamblī. Rūķis izskatās kā zils šaurs apgriezts konuss, kas sākas no pērkona mākoņa augšējās malas un dažreiz sasniedz 40 kilometru augstumu. Zilo strūklu izplatīšanās ātrums ir no 10 līdz 100 km / s. Bet dīvainākais ir tas, ka viņu izskats ne vienmēr ir saistīts ar redzamiem zibens spērieniem. Augstumā, no kura tiek iedarbinātas strūklas, spiediens joprojām ir salīdzinoši augsts, un nav pārsteigums, ka tie ir zili. Tā spīd zibens, korona izlāde uz vadiem, dzirksteļu izlāde un pat augstas temperatūras liesmas. Tas ir arī slāpekļa molekulu mirdzums, bet ne sarkanvioletā joslā, kā elfu gadījumā, bet ultravioletā-zilajā.
Papildus parastajām sprauslām no mākoņa augšējās malas dažreiz izlaužas tā dēvētie zilie starteri. Tie nepārsniedz 30 kilometrus. Daži zinātnieki uzskata, ka tas ir tikai zibens skrūve, kas vērsta uz augšu apgabalā, kur spiediens strauji pazeminās, un tāpēc starteri izplešas daudz vairāk nekā parastais zibens. Citi tos uzskata par nepietiekami attīstītiem sprauslām.
Bet visinteresantākais zilo strūklu veids ir saukts par milzu strūklām. Sākot ne pārāk tālu no Zemes virsmas, tie sasniedz 90 kilometru augstumu. Ģeofiziķu interese par milzu sprauslām, lai tie atbilstu to lielumam, jo šīs izplūdes veic “bez apstāšanās lidojumu” no troposfēras tieši uz jonosfēru. Tomēr tie ir ārkārtīgi reti un ticami reģistrēti ne vairāk kā duci reižu. Tajā pašā laikā viņi dzīvo sekundes daļu, kas principā ļauj tos pamanīt ar neapbruņotu aci.
Jet teorija tikai spera savus pirmos soļus. Pagaidām pat nav skaidrs, kā šī parādība izskatās. Ja pēc savas būtības tie atrodas tuvu zibens kanālam attīstības stadijā, tad kļūst skaidrs, kāpēc strūklas piedzimšana nav saistīta ar zibens: tas pats ir zibens. Bet, iespējams, ciešāka analoģija ir izlāde negaisa iekšienē, kas enerģiju dod zibens kanālam. Šajā gadījumā būs vēl grūtāk izprast sprauslu raksturu, jo teorija par šādām izlādēm ir agrīnā attīstības stadijā.
Lielākais novērojumu un publikāciju skaits ir veltīts sarkanajiem spritiem. Šīs ir īstas popzvaigznes starp atmosfēras izplūdēm augstumā. Dažreiz šķiet, ka interese par viņiem ir tikpat pārkarsusi kā populāro dziedātāju vidū. Kāpēc viņi bija pelnījuši šādu uzmanību? Lieta, iespējams, ir tāda, ka tos ir viegli ievērot (ja, protams, jūs zināt, ka tas ir iespējams). Katru dienu uz zemeslodes dzimst desmitiem tūkstošu spritu, un ir pārsteidzoši, ka tik ilgi viņi nav pamanīti.
Spriti ir ļoti spilgti tilpuma signālraķetes, kas rodas 70–90 kilometru augstumā un nolaižas 30–40 kilometru augstumā, un dažreiz pat vairāk. Augšējā daļā to platums dažreiz sasniedz desmitiem kilometru. Šīs ir visizdevīgākās no augstkalnu izplūdēm. Tāpat kā elfi, sprites ir cieši saistītas ar zibens, bet ne visi. Lielākā daļa zibens sitienu notiek no negatīvi uzlādētas mākoņa daļas (vidēji tas ir tuvāk zemei). Bet 10% zibens, kas atsit pret zemi, sākas no pozitīvās lādiņa zonas, un, tā kā galvenā pozitīvā lādiņa atrašanās vieta ir lielāka nekā negatīvā, pozitīvais zibens ir jaudīgāks. Tiek uzskatīts, ka tik spēcīgas izlādes rada spritus, kas mezosfērā mirgo apmēram sekundes simtdaļā pēc mākoņa-zemes izlādes.
Smaržu, tāpat kā elfu, sarkanīgi purpursarkanā krāsa ir saistīta ar atmosfēras slāpekli. Sprite augšdaļa spīd vienmērīgi, bet, ja tā atrodas mazāk par 70 kilometriem, šķiet, ka izplūde ir austa no simtiem metru bieziem kanāliem. Viņu struktūra ir visinteresantākā sprites īpašība, ko pētīt. Kanālus sauc par straumēm pēc analoģijas ar labi zināmo adatu izlādi priekšmetu asās vietās negaisa laikā un pie augstsprieguma vadiem. Taisnība, zemes straumētāju biezums ir aptuveni milimetrs, un spritos tie ir 100 000 reizes lielāki. Pagaidām nav skaidrs, kāpēc straumētāju diametrs palielinās tik daudz - daudz ātrāk, nekā gaisa spiediens samazinās līdz ar augstumu.
Halo ir vienveidīga sarkanīgi violeta mirdzēšana aptuveni 80 kilometru augstumā. Izlādes iemesls acīmredzot ir tāds pats kā augšējai spritai, taču atšķirībā no tām halo vienmēr parādās tieši virs zibspuldzes. Spriti izmanto brīvību atrasties kaut kur pusē. Šķiet, ka pastāv kaut kāda saistība starp sprites un halos, bet mehānisms joprojām nav skaidrs. Tie parādās reizēm kopā, dažreiz atsevišķi. Varbūt halo ir augšējā spritu daļa, kad elektriskā lauka stiprums nebija pietiekams, lai izlāde izplatītos blīvākajā apakšējā gaisā.
Saskaņā ar negaisa ģeogrāfisko karti Zemes ekvatorijas un tropisko zonu iedzīvotājiem ir vislielākās iespējas redzēt sprites. Tieši šajā apgabalā notiek līdz 78% visu pērkona negaiss. Arī Krievijas iedzīvotāji var novērot sprites. Pērkona negaisa maksimums mūsu valstī iekrīt jūlijā-augustā. Tieši šajā laikā astronomijas cienītāji var redzēt tik skaistu parādību kā sprites.
Saskaņā ar amerikāņu sprite un milzu strūklas novērošanas rokasgrāmatu, lai redzētu sprites, novērotājam jāatrodas aptuveni 100 kilometru attālumā no negaisa epicentra. Lai novērotu sprauslas, viņam optika jānovirza 30-35 grādos pret negaisa zonu. Tad viņš varēs novērot daļu jonosfēras augstumā līdz 50 kilometriem, tieši šajā apgabalā visbiežāk parādās strūklas. Lai novērotu sprites, binoklis ir jānovirza 45-50 grādu leņķī, kas atbildīs debesu laukumam aptuveni 80 km augstumā - vietai, kurā dzimuši spriti.
Lai iegūtu labāku un detalizētāku spritu, strūklu un vēl jo vairāk elfu izpēti, novērotājam labāk ir izmantot īpašu kino aprīkojumu, kas ļaus sīki reģistrēt debesu signālugunis. Labākais laiks spritu medībām Krievijā ir no jūlija vidus līdz augusta vidum.
Spriti, tāpat kā zibens, ir sastopami ne tikai uz Zemes, bet arī uz citām Saules sistēmas planētām. Jādomā, ka tieši spriti tika reģistrēti kosmosa pētījumu transportlīdzekļos spēcīgu vētru laikā uz Venēras, Saturna un Jupitera.
Spriti un elfi parādās tik lielā augstumā, ka galaktikas putekļi spēcīgi gaisa jonizē. Vairāk nekā 80 kilometru augstumā strāvas vadītspēja ir desmit miljardus reižu augstāka nekā atmosfēras virszemes slāņos.
Nosaukums "sprites" cēlies no meža stipro alkoholisko dzērienu nosaukuma, kas minēts Viljama Šekspīra komēdijā "Jāņu nakts sapnis".
Garšvielas cilvēcei bija zināmas ilgi pirms 1989. gada. Cilvēki ir izteikuši dažādas hipotēzes par šīs parādības būtību, ieskaitot faktu, ka gaismas zibspuldzes ir svešzemju kosmosa kuģi. Tikai pēc tam, kad Džons Vinklers spēja uztvert spritu kadrus jonosfērā, zinātnieki pierādīja, ka tiem ir elektriska izcelsme.
Spritu, strūklu un elfu krāsa atšķiras atkarībā no to augstuma. Fakts ir tāds, ka vairāk gaisa koncentrējas Zemes tuvējā atmosfērā, savukārt jonosfēras augšējos slāņos tiek novērota augsta slāpekļa koncentrācija. Gaiss deg ar zilu un baltu liesmu, slāpeklis - sarkanu. Šī iemesla dēļ zem spritēm sprauslas pārsvarā ir zilas, savukārt pašas sprites un, augstāk, elfi, ir sarkanīgi.
Un šeit ir ļoti reti sastopamas parādības - zibens spēriena - video: