Над Россией поймали загадочные молнии, похожие на медузы

«Поимке» спрайта над Нижним Новгородом поспособствовали мощные грозы, которые пронеслись над центральной частью России в июле.

Красные «медузы»

– Спрайты – это высотные электрические разряды, возникающие над грозовыми облаками в мезосфере на высоте от 30 до 90 километров (для сравнения, привычные нам молнии обычно образуются на высоте до 16 километров), – рассказывает Евгения Кравченко. – Сами по себе спрайты не являются редким явлением, но зафиксировать их крайне сложно, так как они длятся всего от нескольких миллисекунд до примерно 100 миллисекунд. Именно по этой причине спрайты впервые зафиксировали документально только в 1989 году, хотя теоретически их предсказали еще в начале прошлого века.

По словам ученого, цвет спрайта зависит от плотности и состава атмосферы в зоне разряда. Красными они бывают чаще всего. Все потому, что на высоте от 70 километров плотность атмосферы низкая, а воздух состоит преимущественно из азота. При возбуждении молекул азота (N₂) разрядом возникает излучение в диапазоне длин волн 650–800 нм (красный) — это так называемая первая положительная система азота.

В нижней части спрайтов на высоте 50–70 километров плотность воздуха выше. Здесь электроны теряют энергию быстрее и сильнее ионизируют газ, что усиливает синее или фиолетовое свечение на длине волны 391,4 нм (нанометров). Его создают уже ионы азота (N₂⁺), а переходы происходят за наносекунды.

Размер и форма спрайтов могут отличаться: иногда они имеют «ветвящиеся» нити у основания, бывают похожи на столбы, могут иметь плоскую шапку или быть похожими на светящиеся шары. Это зависит от структуры электрического поля после молнии, распределения заряда в облаке и атмосферных условий.

Механизм формирования спрайтов

Механизм формирования спрайтов остаётся предметом исследований. Одна из гипотез предполагает, что спрайты формируются под действием мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ), генерируемых разрядами молний во время сильных гроз.

Евгения Кравченко объясняет это так:

– Во время молнии от облака к земле возникает интенсивный радиоимпульс в диапазоне очень низких частот и сверхнизких частот. Эти волны могут распространяться вдоль силовых линий магнитного поля Земли и вызывать локальную ионизацию в мезосфере. В результате в разреженной атмосфере могут формироваться плазменные структуры — спрайты.

Однако есть и другая гипотеза, которая связывает возникновение спрайтов с космическими лучами — высокоэнергетическими частицами: протонами, ядрами гелия и электронами, попадающими в атмосферу Земли. Сталкиваясь с молекулами воздуха, они создают каскады вторичных частиц (электронов и ионов). Они могут служить «затравкой» для электрического пробоя в мезосфере. В сочетании с сильным электрическим полем после молнии это может спровоцировать разряд в виде спрайта.

– Не исключено также, – говорит в заключение Евгения, – что возникновение спрайтов связано с комбинацией вышеперечисленных факторов.

– Съемки спрайтов с территории России последний раз проводились только лет пять назад, – поясняют в МФТИ. – И вот недавно снова зафиксировать это удивительное явление довелось фотографу Сергею Округину над Нижним Новгородом. По его словам, он снимал видео грозовых явлений на смартфон, и спрайт в виде медузы случайно попал в кадр.