"Sprite", "Elfen", "blaue Ströme" - solche seltsamen halbmystischen Namen, die Wissenschaftler als die seltensten atmosphärischen Phänomene auf unserem Planeten bezeichnet haben. Geheimnisvolles Plasma-Leuchten, das in Tausendstelsekunden lebt und sich über Hunderte von Kilometern erstreckt. Es ist fast unmöglich, diese atmosphärischen Geister zu sehen: Sie sind so selten und ungestüm. Ihre Welt ist so hoch über dem Boden, dass sie an den nahen Raum grenzt und die Natur nicht vollständig verstanden wird. Aber sie sind sehr real und wirklich schön.
So seltsam, so vertraut
Seit Jahrhunderten bemerken die Menschen mysteriöse Lichter hoch am Himmel - wunderschön, fast göttlich, manchmal gruselig und beängstigend. In den alten Tagen wurden sie mit den Intrigen böser Geister oder mit der göttlichen Erbauung des Sterblichen gleichgesetzt
kleiner Mensch, weshalb ehrwürdige Wissenschaftler keine Zeit mit abergläubischem Unsinn verschwenden wollten und sie einfach ignorierten. Erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts interessierten sich Wissenschaftler wirklich für sie.
Piloten und Kosmonauten beobachteten manchmal bestimmte Substanzen, ähnlich wie Strahlen, die in den Weltraum schlugen, Kugeln, Springbrunnen und streuende Lichtringe, aber die Seltenheit und Vergänglichkeit solcher Phänomene wurde zu einem unüberwindlichen Hindernis für das Studium ihrer Natur. Sie wurden oft mit UFOs verwechselt. Zum ersten Mal wurde eines der Phänomene (vermutlich Sprites) erst 1989 und dann zufällig aufgezeichnet. Am 6. Juli testeten Physiker der University of Minnesota (USA) neue Geräte - eine hochempfindliche Kamera zur Untersuchung des Sternenhimmels. Zufällig trafen seltsame trichterförmige Fackeln, die durch ein entferntes Gewitter erzeugt wurden, die Linse. Sie dauerten nur Millisekunden, aber das Ausmaß der der Wissenschaft unbekannten Phänomene schockierte die Vorstellungskraft - jeder Blitz erstreckte sich über mindestens 30 km. Diese Momente waren der Beginn einer groß angelegten Jagd nach himmlischen Geistern.
Die ersten klaren Bilder von atmosphärischem Licht wurden nur anderthalb Jahrzehnte später - im Jahr 2005 - mit einer speziellen Kamera mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 5000 Bildern pro Sekunde aufgenommen. Mit der Anhäufung von Faktenmaterial wurde klar, dass das Leuchten nicht vom gleichen Typ ist, sie können klassifiziert werden. So entdeckten Wissenschaftler quallenförmige Kugeln "Sprites", die an bläuliche Strahlen "Blue Jets (Jets)", rote Brunnen "Tiger" und vergängliche Ringe von "Elfen" erinnern.
Voraussetzung für das Auftreten atmosphärischer Brände sind schwere Gewitter. Die meisten von ihnen werden in der Mesosphäre in einer Höhe von 50 bis 130 km beobachtet, während gewöhnliche Blitze über 16 km fast nie "aufgehen". Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass das Plasma-Glühen in großer Höhe wirklich enorm ist. Sie leben für den Bruchteil einer Sekunde und können bis zu Hunderten von Kilometern wachsen - zehnmal länger als lineare Blitze. Sie sind erstaunlich, schon allein deshalb, weil sie nicht als Blitz oder Auroren eingestuft werden können. Dies sind Phänomene ganz anderer Natur.
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Wenden wir uns der Terminologie zu. Was ist ein Blitz? Es ist eine hochenergetische Funkenentladung, heiß und zerstörerisch. Die Aurora ist ein energiearmes Leuchten der oberen Schichten der Atmosphäre, das auftritt, wenn die Erdmagnetosphäre mit Teilchen des Sonnenwinds interagiert, einem Strom geladener Teilchen, die von der Sonne emittiert werden.
Gewöhnliche Blitze können einen Menschen leicht töten, aber die Aurora kann nur die begleitende kosmische Strahlung schädigen, vor der die Bewohner der Erde durch das Magnetfeld, das unseren Planeten wie ein Schild umgibt, sicher geschützt sind. Die betrachteten Phänomene sind grundlegend unterschiedlich. Grob gesagt werden atmosphärische Lichter als Höhenblitze bezeichnet, obwohl dies in Wirklichkeit nicht der Fall ist. Der Unterschied zwischen beiden ist der gleiche wie zwischen der dekorativen Plasma-Lampe und dem Lichtbogen eines Schweißgeräts. Sie sind wie Auroren kalte Plasmaentladungen. Im Gegensatz zu Aurora Borealis (Nordlichter) können sie jedoch überall auf der Welt beobachtet werden und entstehen nicht unter dem Einfluss von Strahlen von außen - sie werden vom Planeten selbst erzeugt.
"Es ist allgemein anerkannt, dass das Wetter, das wir jeden Tag sehen, und die Prozesse in der oberen Atmosphäre von selbst existieren", sagt die NASA-Mitarbeiterin Karen Fox. "Die Existenz eines Blitzes in großer Höhe beweist, dass beide erdnahen Kugeln miteinander verbunden sind, und es bleibt abzuwarten, wie Energie zwischen ihnen ausgetauscht wird."
Sprites
In der Vergangenheit waren Sprites die ersten Vögel der zukünftigen Galaxie des atmosphärischen Plasmaglühens. Sprites (vom englischen Sprite - "Fee") sind kolossale kugelförmige Ströme ionisierten Plasmas, die über Gewitterfronten entstehen und vertikal nach oben gerichtet sind. Äußerlich sehen sie aus wie rot-orange oder blaue Strahlen, die sich in einen "Körper", zahlreiche untere "Zweige" und kurze "Kerzen", die nach oben gerichtet sind, teilen. Aus diesem Grund werden sie manchmal mit Quallen verglichen, die ihre anmutigen Tentakel über den Himmel streuten. Rote Sprites ohne kugelähnliche Verdickung werden manchmal als "Tiger" bezeichnet, aber das ist nicht ganz richtig. Tiger erscheinen normalerweise in niedrigeren Höhen, unterscheiden sich in der Leuchtkraft und haben eine andere äußere Struktur.
Sprites treten normalerweise in Gruppen auf, bilden Ringcluster und machen "tanzende" Bewegungen auf und ab, weshalb sie nach Feen benannt wurden - verspielte leuchtende Kreaturen, die sich nach alten Legenden gern in Lichtungen versammelten und tanzten und Schwierigkeiten arrangierten Reigen.
Vom Boden aus erscheinen Sprites normalerweise als kleine farbige Lichter am Himmel, aber in Wirklichkeit sind sie riesig. Die Höhe und Reichweite, in der es möglich wird, die Lichter zu beobachten, verzerrt das wahre Ausmaß ihrer Größe. Selbst das bescheidenste Sprite ist 60 km lang und hat einen Durchmesser von 100 km.
Bis vor kurzem war die Untersuchung von Plasmaquallen nur mit Hilfe von Kameras auf den Berggipfeln möglich, die erhaltenen Daten waren jedoch rar und unzuverlässig. Heute befindet sich die notwendige Ausrüstung auf der ISS, die es ermöglicht, riesige Fackeln ungestört aus den Wolken zu beobachten. Mit Hilfe von ASIM (Atmospheric Space Interaction Monitor) hofft die Europäische Weltraumorganisation, Muster in der Häufigkeit von Sprites zu finden und endlich ihre Natur zu verstehen.
Elfen
Oft werden Elfen zu Gefährten von Sprites am Himmel. Lassen Sie sich von diesem Namen nicht täuschen, er wurde viele Jahre erfunden, nachdem die Welt aufgehört hatte, an Wunder zu glauben. "Elf" ist eine freie Transkription von ELFEN, Lichtemission und sehr niederfrequenten Störungen aufgrund elektromagnetischer Impulsquellen, was wörtlich "Lichtemission und sehr niederfrequente Störungen aufgrund eines Impulses von einer elektromagnetischen Quelle" bedeutet. Dies sind die modernen Märchen.
Ionosphärische Elfen strahlen rötliche Ringe aus, die sich wie der Rand einer Stoßwelle ausbreiten. Sie treten um Sprites und besonders starke Stürme in Höhen von mehr als 100 km auf. Ihr Leben ist flüchtig - nur wenige Millisekunden.
Wissenschaftler glauben, dass der Mechanismus ihres Glühens mit der Emission angeregter Stickstoffmoleküle zusammenhängt, die Energie von Elektronen erhalten, die aufgrund von Entladungen im zugrunde liegenden Sturm beschleunigt werden. Was sie mit Sprites verbindet und ob es ein Muster für ihre Koexistenz gibt, ist noch unklar.
Blaue Jets
Ein weiteres Phänomen sind Blue Jets. Sie bilden sich auch, wenn Elektronen aus Gewitterwolken gezogen werden, aber im Gegensatz zu Sprites, die einen langsamen, langsamen Strom benötigen, benötigen Jets einen stärkeren Richtungsimpuls. Von allen Plasmaeffekten bilden blaue Strahlen die niedrigsten direkt über den Gewitterwolken. Die in aktiven Sturmzentren geborenen Jets erreichen mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 km / s eine Höhe von 40 bis 50 km und beginnen sich allmählich aufzulösen und zu verblassen. Sie "leben" länger als Sprites, werden aber auch seltener beobachtet, was ihre Untersuchung erheblich erschwert. Es ist nicht sicher bekannt, ob es sich um eine Form von Blitzschlag in großer Höhe oder um mesosphärische Plasmaphänomene handelt. Wissenschaftler tendieren dazu, Letzteres zu bevorzugen, aber es gibt noch Beweise dafür.
Steves
Das Wissen über atmosphärische Brände ist immer noch äußerst knapp. Ein weiterer Beweis dafür ist die jüngste Entdeckung einer neuen Art von Strahlung. Im Jahr 2017 beobachtete Chris Ratzlaff, Mitglied der Amateur-Auroral-Forschungsgruppe Alberta Aurora Chasers, atypische Lichtstreifen am Nachthimmel. Chris und seine Mitarbeiter glaubten, dass dieser Effekt durch eine positiv geladene Aurora verursacht wurde, und nannten ihn "Protonenbögen". Als die Fotografien von Amateuren in die Hände des Physikprofessors Eric Donovan von der Universität von Calgary (Kanada) fielen, stellte sich heraus, dass hinter einem auf den ersten Blick unauffälligen Schlag vor dem Hintergrund der Sterne ein der Wissenschaft unbekanntes Phänomen war. Unter Verwendung der Daten des Swarm-Satelliten stellte Donovan fest, dass das Leuchten durch ein 25 Kilometer langes Gasband verursacht wurde, das auf 3000 ° C erhitzt wurde, sich in einer Höhe von 300 km befindet und sich mit einer Geschwindigkeit von 6 km / s bewegt. Im Gegensatz zu seinen schnelllebigen Gegenstücken kann es mehr als eine Stunde dauern und ist saisonbedingt und erscheint hauptsächlich von März bis September. Die Entdeckung wurde "Steve" von der Abkürzung "Strong Thermal Emission Velocity Enhancement" (aus dem Englischen "High-Temperature Accelerating Radiation") genannt. Genauer gesagt das Gegenteil. Die trockene wissenschaftliche Abkürzung wurde später künstlich an den ursprünglichen Namen angepasst, den das Entdecker dem Phänomen gegeben hatte. Ratzlaff taufte das Leuchten Steve als Witz und zitierte aus dem Cartoon "The Woodsmen", in dem die Helden auf etwas Unbekanntes stoßen und beschließen, es "Steve" zu nennen. Genauer gesagt das Gegenteil. Die trockene wissenschaftliche Abkürzung wurde später künstlich an den ursprünglichen Namen angepasst, den das Entdecker dem Phänomen gegeben hatte. Ratzlaff taufte das Leuchten Steve als Witz und zitierte aus dem Cartoon "The Woodsmen", in dem die Helden auf etwas Unbekanntes stoßen und beschließen, es "Steve" zu nennen. Genauer gesagt das Gegenteil. Die trockene wissenschaftliche Abkürzung wurde später künstlich an den ursprünglichen Namen angepasst, den das Entdecker dem Phänomen gegeben hatte. Ratzlaff taufte das Leuchten Steve als Witz und zitierte aus dem Cartoon "The Woodsmen", in dem die Helden auf etwas Unbekanntes stoßen und beschließen, es "Steve" zu nennen.
Die bloße Existenz dieser scheinbar einfachen flüchtigen Geister kann das Verständnis der Wissenschaft für die Atmosphäre und die elektromagnetischen Phänomene unseres Planeten verändern. Die Erde ist nicht nur ein magnetisiertes Gesteinsstück, das mit einer Schicht Gasgemisch bedeckt ist. Es ist praktisch ein lebender Organismus, eine Welt komplexer grundlegender Wechselwirkungen, die einen Bruchteil eines Augenblicks dauern, aber Milliarden von Jahren existieren. Trotz des derzeitigen Standes der technologischen Entwicklung haben Wissenschaftler nur sehr wenig über das atmosphärische Glühen im Plasma gelernt. Fast nichts. Momentan ereignen sich erstaunliche Phänomene über unseren Köpfen, die beweisen, dass wir immer noch nichts davon verstehen, wenn etwas „zu einfach“erscheint.
Magazin: Geheimnisse des Universums №2 (147). Verfasser: Kirill Rogachev
