Танец молний представляет собой завораживающее зрелище как для простых наблюдателей, так и для учёных. В зависимости от обстоятельств и места образования электрического разряда, современная наука выделяет более десяти видов молний. Представляем вашему вниманию спрайты – одно из самых редких и впечатляющих атмосферных явлений.
Спрайты являются редкими спутниками сильных гроз, однако, в отличие от привычных нам молний, они образуются на высоте не менее 60 километров в верхних слоях атмосферы – в мезосфере и термосфере. Данный феномен задерживается в воздухе менее чем на 100 миллисекунд – в большинстве случаев человеческий глаз неспособен напрямую лицезреть всю красоту таинственной небесной «медузы». Наше зрение воспринимает спрайты как призрачные, практически лишённые цвета структуры. К тому же зачастую эти вспышки скрыты от наблюдателя за плотным слоем грозовых туч. Исследователь атмосферных явлений при обсерватории Мак-Доналд Стивен Хуммель проводит долгие часы в поиске спрайтов и в большинстве случаев он замечает их только при просмотре отснятого материала.
К примеру, в начале июля Хуммелю удалось запечатлеть роскошный спрайт, вспыхнувший над одной из мощных техасских гроз. При этом, уникальная молния появилась в объективе лишь спустя 4,5 часа наблюдений. В общей сложности с начала 2020 года учёный записал около 70 часов грозовой активности: за всё это время он «словил» менее 70 спрайтов, при чём половина из них пришлись всего на одну грозу.
Возможность формирования спрайтов была описана теоретически в 1924 году. Однако, ввиду отсутствия достаточно чувствительной аппаратуры, на протяжении десятков лет учёные не имели возможности доказать эту теорию. Физики Миннесотского университета совершенно случайно зафиксировали спрайты в 1989 году во время испытания инновационной камеры на большой высоте. В ходе экспериментов объектив камеры был направлен на звёзды, и в кадр неожиданно попала далёкая гроза. При просмотре отснятого материала учёные заметили столбы света на высоте около 30 километров над облаками: молнии размером около 20 километров вспыхивали в воздухе на считанные мгновения. Затем при изучении данных, полученных со спутников, исследователи зафиксировали ещё с дюжину таких вспышек.
Дальнейшие исследования феномена показали, что спрайты являются своего рода «продолжением» наиболее сильных положительных молний, которые также встречаются относительно редко. При мощном положительном разряде, ударяющем в землю, спустя десятые доли секунды в небе над грозовой тучей образуется поле электрической напряженности. Таким образом, более электроактивная гроза с большей вероятностью породит спрайт. Цвет спрайтов зависит от высоты их возникновения: на уровне от 70 километров над поверхностью планеты в атмосфере преобладает азот, который взаимодействует с зарядом и производит красную вспышку. Самые низкие спрайты могут иметь синий, голубой или белый цвет из-за возрастающего давления и большей концентрации кислорода.
С 1989 года учёным и простым наблюдателям удалось зафиксировать спрайты над всеми континентами, кроме Антарктиды. По сей день наука обладает весьма ограниченными данными о физической природе спрайтов, однако камеры исследователей и энтузиастов позволили нам уловить общий спектр разнообразия их форм и размеров. В большинстве случаев эти уникальные молнии образуют группы из столбов или свечей высотой от 20 до 50 км, которые периодически объединяются в гигантских небесных медуз с танцующими щупальцами. Именно таинственный внешний вид данного феномена стал вдохновением для его названия, предложенного Дэвисом Сентманом (профессором физики из Университета Аляски). С английского языка слово «sprite» переводится как «эльф» или «фея».
Чтобы восполнить пробел знаний о спрайтах, учёные Датского технического университета установили сеть камер на вершинах гор на территории Дании. Она позволяет изучать молнии только на относительно небольшой высоте, потому в будущем исследователи собираются дополнить сеть путём размещения камер на борту МКС. Кроме того, ДТУ планируют применить специализированный набор инструментов для исследования подобных явлений – ASIM (Монитор атмосферно-космических взаимодействий).