Одна из самых мощных и завораживающих сил природы рождается бурями: огромные световые трещины, которые рассекают небо, выбрасывая огромное количество электричества в окружающую атмосферу, трескаясь в земле всякий раз, когда она достигает ее.
Или так мы обычно думаем о молнии.
Но у этого явления есть и другое проявление, обнаруженное относительно недавно иногда оно вырывается из облаков вверх, хлестая в стратосферу огромной синей «струей» электричества.
Об этом явлении известно немного; это непредсказуемо и происходит вне поля зрения большинства людей, над слоем грозовых облаков.
Но, благодаря гражданскому ученому, один такой мощный импульс был зарегистрирован над тучами во время бури в штате Оклахома в 2018 году — и с помощью измерений, собранных другими инструментами, ученые смогли детально изучить его.
Результат дает нам новые подробности об этом странном явлении, которые должны способствовать лучшему пониманию того, как и почему оно происходит.
«Мы смогли нанести на карту этот гигантский поток в трех измерениях с помощью высокоточных данных», — рассказал физик и инженер Леви Боггс.
«Мы смогли зафиксировать ОВЧ излучение над верхней границей облачности, которое не раньше не фиксировалось с таким уровнем детализации. С помощью спутниковых и радиолокационных данных, мы смогли определить, где находится самая горячая часть».
Снятая камерой Watec при недостаточной освещенности в ночь на 14 мая 2018 года, струя молнии была огромной, гигантский разряд, который четко виден на отснятых кадрах.
Струя находилась в области досягаемости и была зарегистрирована ближайшей системой картографирования молний ОВЧ, двумя метеорадарами NCEI (NEXRAD) и инструментами одного из спутников на фиксированной орбите.
Это богатство измерение означало, что Боггс и его коллеги смогли провести глубокий анализ, реконструируя сложность вспышки.
«То обстоятельство, что гигантский импульс был зафиксирован несколькими системами, является выдающимся событием и приносит большой объем информации об этом явлении», — сказал физик и инженер Дуг Мах.
Исходя из полученных данных, выяснилось, что импульс действительно был колоссом. Он распространялся от облаков с максимальной высотой около 8 километров (5 миль) до высот, примерно в десять раз превышающих высоту - почти до линии Кармана, где заканчивается атмосфера Земли и начинается космическое пространство.
При этом он перенес в верхние слои атмосферы около 300 кулонов электрического заряда; типичная молния от облака к облаку или от облака к земле переносит только около 5 кулонов.
Команде также удалось установить, что лидеры — каналы ионизированного воздуха, по которым виден разряд молнии — были очень горячими, более 4700 градусов по Цельсию (8500 по Фаренгейту). Между тем, меньшие плазменные стримеры были значительно холоднее, около 200 градусов по Цельсию (400 по Фаренгейту).
Ученые обнаружили, что эти стримеры начали распространяться прямо над верхней границей облака, перемещаясь в нижнюю часть ионосферы на высоте около 80 километров. Это создает электрическую связь между вершинами облаков и ионосферой, перенося отрицательный заряд со скоростью тысячи ампер в секунду.
Различные инструменты показали, что оптическая составляющая струи оставалась относительно близко к верхней границе облака, на высоте от 15 до 20 километров. Однако УКВ-излучение было обнаружено гораздо выше, на высотах от 22 до 45 километров.
Однако остается еще много вопросов. До сих пор неясно, почему струи летят вверх, когда большая часть молнии направлена вниз или вбок. Исследователи считают, что может быть что-то, что мешает молнии двигаться вниз или к другим облакам.
Хотя шторм в Оклахоме не был обычным типом, связанным со струями, поскольку он происходил в высоких широтах, а не в тропиках, и происходил в необычное время года, здесь он мог дать ключ к разгадке. Перед выбросом гигантского импульса наблюдалось очень мало нисходящих молний.
