20 vuotta sitten, yönä 5. - 6. heinäkuuta 1989, tapahtui tärkeä tapahtuma maapallon etsintähistorian historiassa. John Randolph Winkler, eläkkeellä oleva professori ja 73-vuotias NASA-veteraani, suunnitteli erittäin herkän videokameran myrskypilvien kohdalle ja löysi sitten tallennuskehystä kerrallaan kahta kirkasta salamaa, jotka toisin kuin salama, eivät laskeneet maahan, vaan ylöspäin. ionosfäärissä. Joten löydettiin spritejä - suurin korkean korkeuden päästöistä maan ilmakehässä. He vahvistivat selvästi maailmanlaajuisen sähköpiirin olemassaolon planeetallamme ja tarjosivat uusia mahdollisuuksia sen tutkimukselle.
Otetaan lisätietoja tästä …
John Winklerin kirjaamat purkaukset alkoivat 14 kilometrin korkeudesta ja niiden mitat olivat yli 20 kilometriä. Niiden ilmestymiseen johtava mekanismi oli epäselvä, ja tarvitsi paljon tieteellistä rohkeutta ilmoittaa troposfäärin rajoilta nouseva sähköpurkaus sellaiseen korkeuteen.
Saadakseen vakuuttavampia todisteita innostunut Winkler odotti, kunnes hirmumyrsky Hugo iski Minnesotaan ja illalla 22.-23. Syyskuuta tallensi videolle taas useita samanlaisia korkeuspäästöjä ukkospilvien yli. Mielenkiintoista on, että hän suoritti tämän tutkimuksen virallisesti amatöörinä, koska sitä ei sisällytetty mihinkään tieteelliseen ohjelmaan. Mutta Winkler ei todellakaan ollut amatööri ja toimi päättäväisesti, kuten mies, jolla on selkeä käsitys tehtävästään. Aikaisemmasta työstään NASAssa hänellä on viallinen nopea videokamera. Hän vakuutti Minnesotan yliopiston fysiikan laitoksen dekaanin osoittavan 7 000 dollaria sen korjaamiseen ja asentamaan laitteita analysoidakseen kotonaan olevia tietoja.
Jättiläispäästöjen ainutlaatuinen kuvamateriaali pelotti Winkleriä niin paljon kuin se teki hänestä onnelliseksi. Entä jos tällainen purkaus osuu lentokoneeseen? Ja tiedemies kääntyi varoituksella NASAn kollegoihinsa. He alkoivat epäillä. Mitkä ovat päästöt? Mutta kunnioittaen Winklerin menneisyyttä, he ottivat katsauksen avaruussukkulan lentojen tallenteisiin. Ja he eivät voineet uskoa silmäänsä: elokuvista löydettiin yli tusina tällaista päästöä. Winkler sai sen oikein. Ammattilaisena hän vei asian loogiseen lopputulokseensa - julkaisut johtavissa tieteellisissä lehdissä Geophysical Research Letters (1989) ja Science (1990).
Mainosvideo:
Artikkelit järkyttyivät kirjaimellisesti tähtitieteen, ilmakehän sähkön, radiofysiikan, ilmakehän akustiikan, kaasupurkausfysiikan ja avaruusturvallisuuden asiantuntijoita. Näiden julkaisujen jälkeen NASA ei voinut enää pudottaa mahdollisia uhkia avaruusaluksille ja aloitti yksityiskohtaisen tutkimuksen korkealla tapahtuvista päästöistä. Kolme vuotta valmistautuessaan tähän työhön, Winkleriä kuultiin toistuvasti, mutta häntä ei koskaan sisällytetty itse ohjelmaan.
Aivan ensimmäisellä havaintoyöllä, 7. heinäkuuta 1993, Fort Collinsin lähellä (Colorado) sijaitsevalla tieteellisellä asemalla yllättyneet tutkijat tallensivat yli 240 korkeuspäästöä. Seuraavana yönä DC-8-lentokoneessa oli tarkoitus käyttää erityistä lentävää laboratoriota korkeuden määrittämisen virheen sulkemiseksi pois. Tulokset ylittivät kaikki odotukset: ainakin 50–60 kilometrin korkeudella havaittiin valtavia soihdutuksia. Shakespearen "Juhannun unen" levottoman Pakin kunniaksi heille annettiin nimi spritit, toisin sanoen ilmapiirit. Luonnollisesti nousi kysymys: miksi he eivät tienneet näistä päästöistä aikaisemmin, jos jokainen voimakas ukkosrintama tuottaa niitä kymmeniä?
Kirjallisuuden analyysi on osoittanut, että satojen vuosien ajan monet ihmiset ovat nähneet epätavallisia ja erittäin suuria päästöjä pilvien yläpuolella. Niitä kutsuttiin rakettien salamaksi, pilviseksi stratosfäärin purkaukseksi, nousevaksi salamaksi ja jopa pilvistä avaruuteen. Mutta luotettavien todisteiden puuttuessa omituiset todistajien raportit jätettiin yksinkertaisesti huomiotta. He jopa harjasivat syrjään ilmakehän sähkön alalla tunnettua ja kunnioitettua asiantuntijaa kuin Nobel-palkinnon saaja Charles Thomson Wilson, joka kirjoitti samanlaisesta ilmiöstä artikkelissaan jo vuonna 1956. Tarvittiin professori John Winklerin hohto, kokemus, sinnikkyys ja pelottomuus, joten "tästä ei voida" nopeasti muuttua ", mutta kuka ei tiedä tätä". Nyt useissa Internet-videoissa voit tutkia näitä luokkia yksityiskohtaisesti.
John Winkler kuoli vuonna 2001. Hän ei tehnyt enemmän työtä korkeudenkorkeuksissa, vaikka on vaikea uskoa, että hän ei halunnut - sellaisen ja sellaisen menestyksen jälkeen. Hänen julkaisussaan Science viitattiin säännöllisesti, mutta ilmeisesti, ettei sitä sisällytetty hankkeisiin. Hänen kollegojensa kirjoittama muistokirjoitus osoittaa kaunaa hänelle. Mutta turhaan. Punaisia ja violetteja spritejä tervehditään John Randolph Winklerille joka päivä, koska hän opetti ihmisiä näkemään ne.
Pian tutkijat löysivät kokonaisen valonäytön, joka aukesi yläilmakehässä lyijyuuskien yläpuolella. Sen päätoimijat (järjestyksessä alhaalta ylöspäin): siniset suihkut, joita joskus kutsutaan gnomeiksi (koska ne ovat alaosassa), keskellä ovat puna-purppuraisia spritejä ja haloja, ja niiden yläpuolella ovat punertavia renkaita - koroissa leijuvat tontut. Mutta tietenkin, emme saa unohtaa ohjaajaa grandioosin esityksen takana - nämä ovat tunnetut myrskypilvet ja salama. Itse asiassa, kauan sitten ryhmä oli enemmän, mutta tutkijat pääsivät vähitellen eroon väkevistä alkoholijuomista, meduusoista (tietyntyyppisistä spriteistä) ja muista kuulostavista "elävistä olennoista".
On huomattava, että kauniilla nimillä tehdyt harjoitukset eivät ole vain hauskoja "fysiikan vitsailun" tyylillä, kuten saattaa vaikuttaa ensi silmäyksellä. Kuten show-liiketoiminnassa, myös tieteessä ideoiden ja suuntausten edistämisellä on tärkeä rooli, koska täällä ja täällä on taistelu resursseista. Yleisön kuulemaa tieteenalaa rahoitetaan yleensä avokätisemmin. Muista ainakin nanoteknologia, josta kaikki puhuvat, mutta kukaan ei osaa oikeasti selittää mitä se on ja miksi niin paljon rahaa on suunnattava sinne. Palatkaamme kuitenkin esitykseemme ja esittelemme kaikkia yksityiskohtaisemmin arvostetuimmalle yleisölle.
Haltijat ovat kaikkein lyhytaikaisimpia ja lyhytaikaisimpia korkealla sijaitsevassa perheessä. Nämä hehkuva puna-violetti renkaat näkyvät alemmassa ionosfäärissä 80–100 kilometrin korkeudessa. Alle millisekunnissa keskellä näkyvä hehku laajenee 300–400 kilometriin ja häviää. Haltijoita ei ole tutkittu yksityiskohtaisesti, luultavasti siksi, että ne eivät aiheuta paljon kiistoja eivätkä lupaa vakavaa edistystä ilmakehän päästöjen luonteen ymmärtämisessä. Ne syntyvät kolme kymmenentuhannesosaa sekunnista (300 mikrosekuntia) voimakkaan salaman iskun jälkeen ukkospilvistä maahan. Sen rungosta tulee "lähetysantenni", josta erittäin matalan taajuuden voimakas pallomainen sähkömagneettinen aalto alkaa valon nopeudella. 300 mikrosekunnissa se vain saa 100 kilometrin korkeuteen, missä se virittää typpimolekyylien punaviolettihehkua. Mitä pidemmälle aalto meneemitä leveämmäksi renkaasta tulee, kunnes se katoaa lähteestä.
Siniset suihkukoneet, tai gnomit, ovat salaperäisimpiä, harvinaisimpia ja vaikeimmin havaittavissa olevia olentoja uusien korkeuspäästöjen ryhmässä. Gnome näyttää siniseltä kapealta käännetyltä kartiolta, joka alkaa ukkospilven yläreunasta ja saavuttaa joskus 40 kilometriä korkeutta. Sinisten suihkukoneiden etenemisnopeus on 10 - 100 km / s. Mutta omituisin asia on, että heidän ulkonäkönsä ei aina liity näkyviin salamaiskuihin. Korkeudessa, josta suihkukoneet lasketaan, paine on edelleen suhteellisen korkea, ja ei ole yllättävää, että ne ovat sinisiä. Näin paistaa salama, koronapurkaus johdoissa, kipinäpurkaus ja jopa korkean lämpötilan liekit. Tämä on myös typpimolekyylien hehku, mutta ei puna-violetissa raidassa, kuten tonttujen tapauksessa, vaan ultraviolettisinisessä.
Tavallisten suihkukoneiden lisäksi ns. Siniset käynnistimet murtuvat toisinaan pilven yläreunasta. Ne eivät nouse yli 30 kilometriä. Jotkut tutkijat uskovat, että tämä on vain salamanpultti, joka on suunnattu ylöspäin alueelle, jossa paine laskee nopeasti, ja siksi käynnistimet laajenevat paljon enemmän kuin perinteiset salamat. Toiset pitävät niitä vähemmän kehittyneinä suihkukoneina.
Mutta mielenkiintoisimmista sinisistä suihkukoneista on kutsuttu nimeltään jättiläisiä suihkukoneita. Ne alkavat kovin kaukana maan pinnasta, ja niiden korkeus on 90 km. Geofysiikan kiinnostus jättiläissuihkukoneisiin niiden koon mukaan, koska nämä purkaukset tekevät "suoran lennon" troposfääristä suoraan ionosfääriin. Ne ovat kuitenkin erittäin harvinaisia, ja ne on tallennettu luotettavasti vain tusinaa. Samanaikaisesti he elävät vain murto-sekunnin ajan, mikä periaatteessa mahdollistaa heidän havaitsemisen paljaalla silmällä.
Suihkuteoria on vasta tekemässä ensimmäisiä askeleitaan. Ei ole vielä edes selvää, miltä tämä ilmiö näyttää. Jos ne ovat luonteeltaan lähellä valaisevaa salamakanavaa kehitysvaiheessa, niin käy selväksi, miksi suihkun syntymistä ei liitetä salamaan: se itsessään on salama. Mutta ehkä lähempänä analogiaa on ukkosen sisäinen purkaus, joka virittää salamakanavan. Tässä tapauksessa on vielä vaikeampaa ymmärtää suihkujen luonnetta, koska tällaisten purkausten teoria on varhaisessa kehitysvaiheessa.
Eniten havaintoja ja julkaisuja on omistettu punaisille spriteille. Nämä ovat todellisia pop-tähtiä korkeiden ilmakehän päästöjen joukossa. Joskus näyttää siltä, että kiinnostus heihin on yhtä ylikuumentunut kuin suosittujen laulajien kohdalla. Miksi he ansaitsivat tällaisen huomion? Asia on todennäköisesti se, että niitä on helppo havaita (jos tietysti tiedät, että se on mahdollista). Kymmenet tuhannet spritit syntyvät maapallolla joka päivä, ja on hämmästyttävää, että niitä ei ole havaittu niin kauan.
Spritit ovat erittäin kirkkaita tilavuussäteilyä, jotka esiintyvät 70–90 kilometrin korkeudessa ja laskeutuvat 30–40 km ja joskus enemmän. Yläosassa niiden leveys saavuttaa joskus kymmeniä kilometrejä. Nämä ovat korkeimmista päästöistä suurimmat. Kuten haltiat, spritit liittyvät läheisesti salamaan, mutta eivät kaikki. Useimmat salama iskee pilven negatiivisesti varautuneesta osasta (keskimäärin se on lähempänä maata). Mutta 10% maahan iskevästä salamasta alkaa positiivisen varauksen alueelta, ja koska positiivisen varauksen sijainnin pääalue on suurempi kuin negatiivisen, niin positiivinen salama on voimakkaampi. Uskotaan, että sellaiset voimakkaat purkaukset tuottavat sprittejä, jotka vilkkuvat mesosfäärissä noin sadannesosan sekunnissa pilvistä maahan purkautumisen jälkeen.
Spritien, kuten haltien, puna-violetti väri liittyy ilmakehän typpeen. Spriteen yläosa hehkuu tasaisesti, mutta alle 70 kilometrin päässä purkaus näyttää kudottua satojen metrien paksuisista kanavista. Niiden rakenne on tutkittavien spritien mielenkiintoisin ominaisuus. Kanavia kutsutaan viiroiksi analogisesti tunnettujen neulapurkausten kanssa esineiden terävissä reunoissa ukonilmassa ja korkeajännitejohdoissa. Totta, että maanpäällisten virtauslaitteiden paksuus on millimetrin luokkaa, ja spriteissä ne ovat 100 000 kertaa suurempia. Ei ole vielä selvää, miksi nauhojen halkaisija kasvaa niin paljon - paljon nopeammin kuin ilmanpaine pienenee korkeuden myötä.
Halo on tasainen punertavan violetti hehku noin 80 kilometrin korkeudessa. Syy purkautumiseen on ilmeisesti sama kuin spritien yläosaan, mutta toisin kuin ne, halo näkyy aina suoraan salaman yläpuolella. Spritit käyttävät vapautta olla jossain puolella. Spritien ja halosien välillä näyttää olevan jonkin verran yhteyttä, mutta mekanismi on edelleen epäselvä. Ne esiintyvät joskus yhdessä, joskus erikseen. Ehkä halo on spritien yläosa, kun sähkökentän voimakkuus ei ollut riittävä purkauksen leviämiseen tiheämpään alailmaan.
Ukkosta koskevan maantieteellisen kartan mukaan maapallon päiväntasaajan ja trooppisten vyöhykkeiden asukkailla on parhaat mahdollisuudet nähdä spritioita. Tällä alueella esiintyy jopa 78% kaikista ukkosta. Venäjän asukkaat voivat tarkkailla myös spritejä. Ukkosten huippu maassamme laskee heinä-elokuussa. Juuri tällä hetkellä tähtitieteen ystävät voivat nähdä niin kauniin ilmiön kuin spritit.
Amerikkalaisen Sprite and Giant Jet Observing -käsikirjan mukaan tarkkailijan on oltava spritien näkemiseksi noin 100 kilometrin päässä ukonilman keskuksesta. Suihkujen tarkkailemiseksi hänen tulisi suunnata optiikkaan 30-35 astetta kohti ukkosaluetta. Sitten hän pystyy tarkkailemaan osaa ionosfääristä jopa 50 kilometrin korkeudessa, tällä alueella suihkut ilmestyvät useimmiten. Spritien tarkkailemiseksi sinun on suunnattava kiikarit 45-50 asteen kulmaan, joka vastaa taivaan aluetta noin 80 km korkeudessa - paikka, jossa spritit syntyvät.
Parempien ja yksityiskohtaisempien spritien, suihkukoneiden ja vieläkin tonttujen tutkimiseksi tarkkailijan on parempi käyttää erityisiä elokuvateatterilaitteita, joiden avulla taivaalliset soihdut voidaan tallentaa yksityiskohtaisesti. Paras aika metsien metsästykseen Venäjällä on heinäkuun puolivälistä elokuun puoliväliin.
Spritit, kuten salama, löytyvät paitsi maan päältä myös muilta aurinkokunnan planeetoilta. Oletettavasti avaruustutkimusajoneuvot kirjasivat spritit voimakkaiden myrskyjen aikana Venuksessa, Saturnuksessa ja Jupiterissa.
Spritit ja haltiat ilmestyvät niin suurille korkeuksille johtuen ilman voimakkaasta ionisoitumisesta galaktisen pölyn avulla. Yli 80 kilometrin korkeudessa virran johtavuus on kymmenen miljardia kertaa suurempi kuin ilmakehän pintakerroksissa.
Nimi "sprites" tulee metsähenkien nimestä, johon viitataan William Shakespearen komediossa "Juhannuksen unelma".
Ihmiset tunsivat spritejä kauan ennen vuotta 1989. Ihmiset ovat ilmaisseet erilaisia hypoteeseja tämän ilmiön luonteesta, mukaan lukien se, että valon välähdykset ovat vieraita avaruusaluksia. Vasta sen jälkeen, kun John Winkler pystyi vangitsemaan spritien kehyksiä ionosfäärissä, tutkijat todistivat niiden olevan sähkölähteitä.
Spritien, suihkukoneiden ja haltioiden väri vaihtelee korkeudesta riippuen. Tosiasia, että enemmän ilmaa on keskittynyt maanläheiseen ilmakehään, kun taas ionosfäärin ylemmissä kerroksissa havaitaan korkea typpipitoisuus. Ilma palaa sinisellä ja valkoisella liekillä, typpipunaisella. Tästä syystä spritien alapuolella olevat suihkut ovat pääosin sinisiä, kun taas itse spritejä ja korkeampia haltiaita ovat punertavia.
Ja tässä on video erittäin harvinaisesta ilmiöstä - nousevasta salamasta: