Мир природы полон загадок, и одна из них — мимолетные световые явления или Transient Luminous Events (TLEs) — атмосферные электросветовые разряды, возникающие на высотах от 30 до 60 миль над землей. Эти явления имеют волшебный, почти мистический вид и получают имена, созвучные мифическим существам: эльфы, спрайты, джеты, элвы, пикси, тролли и призраки. Несмотря на то, что их впервые теоретически предположил еще в 1924 году шотландский физик Чарльз Томсон Риз Уилсон, научное признание они получили только в конце XX века. Сегодня современные технологии позволяют изучать эти кратковременные вспышки, но многие их аспекты остаются загадкой даже для специалистов. В этой статье мы подробно рассмотрим разные типы мимолетных световых явлений, их происхождение, влияние светового загрязнения на возможность их наблюдения, а также участие общественности в изучении этих атмосферных феноменов.
Начнем с основных понятий, чтобы понять, в чем уникальность этих загадочных явлений. Обычная молния возникает в грозовых облаках из-за накопления противоположных электрических зарядов. Верхняя часть облака становится положительно заряженной, а средняя — отрицательно, что создает мощное электрическое поле. Когда сила этого поля превышает порог, воздух трансформируется из изолятора в проводник, и через него проходит электрический ток, который мы видим в виде молнии. Сама молния бывает внутримолочной, межоблачной и облачно-земной, причем положительная облачно-земная молния считается самой мощной, но в то же время самой редкой.
Она возникает в верхних положительно заряженных частях облаков и может пронестись горизонтально на десятки километров, прежде чем ударить в землю. Многие исследования предполагают, что именно положительная молния является причиной появления спрайтов и других мимолетных световых явлений. Спрайты представляют собой крупнейшие и наиболее изученные TLE. Они могут достигать высоты от 31 до 56 миль, что почти в десять раз превышает высоту горы Эверест. Спрайты появляются очень быстро — на доли секунды — и имеют характерный красный окрас с ниспадающими светящимися нитями.
Основной причиной их возникновения считается электрическое поле, созданное сильным положительным ударом молнии в землю. Однако точный механизм остается предметом научных дискуссий, и исследования продолжаются, особенно в контексте влияния спрайтов на химию атмосферы, в том числе на содержание озона. Джеты — еще одна категория мимолетных световых явлений, включающая три подтипа: гигантские джеты, синие джеты и синие стартеры. В отличие от спрайтов, джеты направляются вверх с верхушки грозового облака в ионосферу. Синие джеты выглядят как быстрые вспышки синего света, предполагается, что они возникают при разряде между положительно заряженным верхом облака и отрицательным «экранным слоем», который располагается над штормом.
Синие стартеры похожи на джеты, но не выходят за пределы этого экранного слоя, при этом имея более яркий свет. Гигантские джеты — самые высокие из джетов, достигающие до 60 миль в высоту. Считается, что они начинаются как отрицательный внутримолочной разряд, выходящий из вершины облака. Элвы (ELVES), аббревиатура которых расшифровывается как Emission of Light and Very low frequency perturbations due to Electromagnetic pulse Sources, проявляются в виде расширяющихся красных колец света на высотах около 60 миль над землей, то есть на нижней границе ионосферы. Они длятся считанные миллисекунды, что делает их практически невидимыми невооружённым глазом и сложными для наблюдения даже с помощью техники.
Из-за своей кратковременности и труднодоступности они остаются наименее изученными из всех TLE. Пикси представляют собой точечные световые вспышки, видимые на вершинах грозовых облаков. Их длительность менее 20 миллисекунд, и их природа до сих пор недостаточно изучена. Иногда в сопровождении спрайтов наблюдаются явления, получившие неофициальные названия — тролли и призраки. Тролли — световые следы, возникающие вскоре после спрайтов, направленные вниз к облакам.
Призраки — зеленые свечения в верхней части спрайтов. Поскольку эти явления названы энтузиастами, а не учеными, научных данных о них очень мало. Возможность наблюдения мимолетных световых явлений напрямую зависит от условий окружающей среды, особенно от уровня светового загрязнения. Световое загрязнение — это когда искусственный свет перевешивает естественный ночной свет, создавая светлое небо, скрывающее многие природные звезды и редкие атмосферные явления. Для наблюдения TLE необходимо находиться на расстоянии 200-300 миль от грозы в месте с минимальным световым загрязнением, что становится все более редким условием в современном мире.
Известный фотограф и исследователь TLE Пол Смит отмечает, что в прежние времена, до массового распространения искусственного освещения, спрайты и джеты могли наблюдаться гораздо чаще. Борьба с световым загрязнением включает использование направленных ламп, снижение интенсивности освещения и отключение ненужных источников света ночью. Организации, как DarkSky International, публикуют рекомендации и поддерживают инициативы по сохранению темного неба. Научные исследования и наблюдения здесь не ограничиваются только профессионалами. NASA запустило общественную программу под названием Spiritacular, цель которой — привлечение гражданских ученых к выявлению и изучению TLE.
Обычные люди могут фотографировать эти явления при помощи специальных советов и оборудования, доступного на сайте проекта. Это позволяет расширить базу наблюдений и способствует лучшему пониманию природы и влияния мимолетных световых явлений. Знания, полученные благодаря общественным данным, важно учитывать в дальнейших научных исследованиях атмосферы и климата. Еще одним интересным аспектом TLE является их потенциал влияния на атмосферную химию. Некоторые исследования показывают, что такие явления могут создавать ионизацию и влиять на уровень озона, что в свою очередь может сказаться на глобальных климатических процессах.
Несмотря на это, пока невозможно делать окончательные выводы и многое требует дальнейшего изучения. Технологии для фиксации TLE быстро развиваются. Современные камеры с высокой скоростью съемки, специальные фильтры и автоматические системы наблюдения позволяют запечатлевать эти короткие вспышки с удивительной детализацией. Благодаря этому ученые и энтузиасты не только углубляют знания, но и вдохновляют новое поколение исследователей и любителей природы на наблюдения и поиск разгадок атмосферных загадок. ТLE — это яркий пример того, насколько сложной и волшебной может быть атмосфера нашей планеты.
