Высотные грозовые разряды в атмосфере: спрайты и джеты.

До недавнего времени считалось, что электрические грозовые разряды проходят только в пределах тропосферы, т.е. на высотах не более 15км. Этими разрядами являются линейные молнии, а также шаровые молнии. Спрайты - высотные грозовые разряды происходящие в мезосфере, т.е. на высотах от 50-90км.

Существуют разные виды высотных разрядов, одни в мезосфере, другие в стратосфере. Свечение первых возникает на больших высотах и распространяется в низ, тогда как свечение вторых, возникая в вершинах тропосферных грозовых облаков, распространяется вверх.

Общие характеристики транзиентных явлений.

На рис. 18 представлено сборное фотоизображение различных высотных свечений: спрайтов, эльфов, джетов с учётом высот, на которых они образуются.

Рис. 18

Свечение спрайта обычно возникает на высоте 70-90км в виде размытого пятна, от которого вниз до высоты 40-50км распространяются около 10⁷м/с постепенно сужающиеся и ветвящиеся каналы. Продолжительность жизни спрайта – от десяти до ста миллисекунд. Спрайты имеют красный цвет; он обусловлен высвечиванием молекул азота возбужденных ударами быстрых электронов в разряде. Спрайты довольно часто появляются группами. На рис. 18 над группой спрайтов на высоте около 100км вспыхивает тусклое тёмно-красное кольцо толщиной 10-20км. Оно очень быстро расширяется в горизонтальной плоскости до диаметра 300-500км и угасает. Это кольцо назвали эльфом. Он возникает перед появлением группы спрайтов.

Независимо от спрайтов и сопутствующих им эльфов вспыхивают и распространяются вверх от верхушек высоко расположенных тропосферных грозовых облаков джеты (синие струи). Они распространяются со скоростью до 10⁵м/с и достигают высоты 40-50км. Протяжённость джетов в высоту составляет 20-30км, он имеет форму узкого повёрнутого конуса, размеры поперечника которого возрастают от нескольких десятков метров в нижней части до нескольких км в верхней. Продолжительность существования джета около 1с. Свечение джетов распространяется от тропосферы к ионосфере.

Физика образования спрайтов.

Восходящая линейная молния рожается когда грозовая туча находится уже на этапе разрушения и вся оказывается положительной. Пример мощной исходящей молнии представлен на рис. 19.

Рис. 19.

Над ней на высоте около 80км рождается в этот момент группа спрайтов. На рис.20а показана ситуация перед тем, как произойдёт разряд восходящей молнии. Положительно заряженная разрушающая туча навела в земле отрицательные заряды, область расположения на рисунке обведена штриховой линией. Вертикальными стрелками показаны линии напряжённости электрического поля.

Рис. 20.

Произошёл разряд восходящей молнии; в результате из облака переместился на земную поверхность некоторых положительный заряд до 50Кл. На рис. 20б изображена ситуация непосредственно после разряда молнии. Кружками показаны перенесённые на поверхность положительные заряды; они создают направленное вверх электрическое поле. В этом поле на высоте 70-90км немедленно возникает процесс лавинообразного размножения быстрых электронов – начинает рождаться спрайт.

Природа возникновения джетов до сих пор не выяснена.

 

 

Заключение

Таким образом, в многообразных электрических явлениях в нашей атмосфере нет ничего таинственного, сверхъестественного и необъяснимого. Все они настойчиво исследуются учеными, а результаты этих исследований обогащают знания людей о природе, используются на практике.