15 чудес атмосферы

Научное познавание мира открывает людям массу грандиозных и загадочных явлений. Мне кажется, что эти реальные чудеса Земли, космоса и вселенной, в чём-то гораздо интересней выдуманных чудес в фантастике и фэнтези.
Сразу хочу предупредить, что здесь нет описания таких общеизвестных проявлений как полярное сияние, шаровая и обычная молния, радуга и т.д. Информацию о них и так легко найти и каждый наверняка уже много слышал или читал о всём этом. Так-же сюда не включены бури, шторма, ураганы, тайфуны, циклоны, поскольку это отдельная большая тема

72 фото

Спрайты (красные тайгеры; ракетные молнии; облачно-стратосферные разряды; восходящие молнии; высотные разряды; молнии облако - космос). К настоящему времени они хорошо изучены и им посвящено много публикаций. Выглядят как яркие объемные вспышки, чаще красного, реже синего цвета, возникающие на высоте от 50 до 130 км. Достигают в длину до 60 км и до 100 км в диаметре (самые объемные из высотных разрядов). Красно-фиолетовый цвет связан с атмосферным азотом. Верхняя часть спрайта светится однородно, а вот ниже 70 километров разряд сплетается из каналов толщиной в сотни метров. Появляются через десятые доли секунды после удара очень сильной молнии и длятся около 100 миллисекунд. Чаще всего спрайты распространяются одновременно вверх и вниз, но при этом распространение вниз заметно больше и быстрее. Длительность - от сотен до десятка микросекунд. Иногда спрайты сопровождаются гало в ионосфере (эльфами)

Были открыты в 1989 году Д. Уинклером (США) который снял их на высокоскоростную камеру и опубликовал об этом статьи в научных журналах Geophysical Research Letters и Science. После этого НАСА запустило масштабную программу их изучения, так как появились опасения, что они могут влиять на космические запуски. В ходе исследований, проводимых разными способами (летающая лаборатория на борту самолета DC-8К, записи с космических челноков, наблюдения с научной станции вблизи Форт-Коллинса, а так-же работа других коллективов не от НАСА) были обнаружены ещё несколько видов высотных явлений о которых речь пойдёт ниже (эльфы и джеты).

2.) Эльфы (гало в ионосфере). Огромные пятна овальной или конусообразной формы красного цвета. (Другая более точная формулировка выглядит так: слабосветящиеся вспышки-конусы в форме стремительно расширяющегося кольца диаметром около 400 километров, которое рождается после сильной молнии, ударившей из грозового облака в землю. Ствол молнии становится передающей антенной, от которой стартует мощная электромагнитная волна низкой частоты. За 300 микросекунд волна доходит до высоты 100 километров, где возбуждает красно-фиолетовое свечение молекул азота). Всегда появляются над верхней частью грозового облака прямо над вспышкой молнии. Время жизни – от 3 до 5 мл/сек. Возникают на высотах 80-100 км совместно со спрайтами.

Открыты следующим образом. В 1989 году группа учёных из Минесотского Университета в Миннеаполисе наблюдала за развитием конвективных грозовых ячеек с помощью сверхчувствительной телевизионной техники. Видеокамера, направленная на грозовое облако в районе озера Верхнее, зафиксировала вспышки. С тех пор эльфы начали регистрировать постоянно. Любопытно, что совместная энергия эльфа и спрайта гораздо больше энергии обычного разряда молнии. И из-за этого непонятно: гроза провоцирует огненные факелы над ней, эльфы-спрайты инициируют грозу, или третий неизвестный фактор является причиной возникновения грозового фронта и вспышек над ним?

3.) Голубые джеты (гномы). Один из самых загадочных видов высотных разрядов. Высоты на которых они находятся – от 14 до 50 км. Выглядит джет, как голубой узкий конус, стартующий с верхнего края грозового облака в сторону – от земли. Общая длина их – от 10 до 30 км. Появление не всегда связано с обычными разрядами молний. Обнаружены в 1995 году.

Самые интересные - гигантские джеты (голубые стартеры), фиксировали их за всю историю наблюдений около 20 раз - они достигают 90-километровой высоты, т.е. их протяжённость – от тропосферы, до ионосферы, продолжительность до 1 сек. Теория таких разрядов находится в стадии развития, много вопросов и неясностей в самой природе их существования.

4.) Огни Святого Эльма. Разряд в форме светящихся пучков или кисточек, возникающий на острых концах высоких предметов (шпили, башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т. д.) обычно голубого или бело-голубого цвета. Имеются разные описания: от танцующего пламени до настоящего фейерверка. Пламя не обжигает и не вызывает возгорания, длительность - не более минуты, иногда сопровождается шипящим или свистящим звуком. В науке данный феномен известен как коронный или точечный разряд.

Возникает на объектах, особенно одиночных, когда потенциал электрического поля атмосферы достигает значений более 1000 вольт на сантиметр (в ясную погоду это значение около 1 вольта на сантиметр). Огни долгое время были среди моряков знамением божественного вмешательства, поскольку возникали при штормах. Для команды корабля свечение символизировало направляющую длань Святого Эльма - покровителя моряков. Описаны в судовых журналах многих мореплавателей (Колумб, Магеллан и пр.) а так-же произведениях Шекспира, Мелвилла и др.

5.) Нижний мираж (пустынный мираж). Хорошо изучен и наиболее часто (из всех видов миражей) наблюдается. Причина – отражение световых лучей от верхнего, нагретого слоя воздуха. Для появления необходимы: ровная и сильно нагретая поверхность; горячие слои воздуха над ней и более холодные слои над ними (пустыня, асфальтовая дорога, море).

Чаще всего проявляется в том, что на месте земли (или дороги) видно небо, которое из-за колебаний слоёв нагретого воздуха очень напоминает водоём.

Каждый дальнобойщик со стажем, не раз видел подобный мираж над асфальтовой дорогой в жаркий солнечный день (на верхнем фото).

6.) Верхний мираж (эффект Новой земли, полярный мираж, озёрный мираж). Причина появления - отклонение или отражение света в верхних слоях атмосферы (в ясную погоду холодный воздух у поверхности действует как линза и искривляет солнечные лучи). Явление получило научное объяснение и было признано учёными в конце 20 века. Подобные миражи более стабильны и продолжительны, чем нижние миражи, но появляются гораздо реже их. Максимальный эффект достигается при следующих условиях: горизонтальная длина отражающего слоя не менее 400 километров; большая разница температур между слоями воздуха (нижний слой должен быть холоднее верхних).

Проявляется в том, что становится видно находящееся далеко за горизонтом. Благодаря данному эффекту восход Солнца в полярных областях не редко можно увидеть на 2-3 недели раньше. В более умеренных широтах, например у нас в Карелии по той-же причине восход Солнца (в холодное время года) иногда виден на пол-часа раньше подлинного астрономического восхода.

Лично я не раз видел в Белом море верхние миражи, чаще всего они выглядят как приподнятые в туманной дымке далёкие острова над гладью моря. Миражи у нас довольно частое явление, о нём даже предупреждает лоция.

7.) Сложный мираж (фата-моргана; комбинированный мираж). Возникает, когда из-за разницы температур образуется несколько чередующихся слоёв воздуха разной плотности, способных давать зеркальные отражения.

В результате отражения и преломления лучей, на горизонте или над ним возникает по нескольку искажённых изображений, которые могут накладываться друг на друга и быстро меняться во времени.

Самый сложный и малоизученный вид миража, механизм появления до конца не ясен.

8.) Ложное Солнце (паргелий). Один из видов гало, выглядит как яркое пятно на уровне Солнца. Возникает из-за преломления солнечного света в упорядоченно ориентированных кристалликах льда, парящих в атмосфере (гало - оптический феномен, в виде светящегося кольца, диска или ореола вокруг источника света).

...

...

...

...

9.) Световой столб (солнечный столб). Самый частый вид гало. Представляет собой вертикальную полосу света, тянущуюся от яркого источника света. Явление вызывается шестиугольными или столбовидными ледяными кристаллами с параллельными плоскими поверхностями, которые стремятся занять горизонтальную позицию при падении в воздухе.

При формировании светового столба свет отражается от верхней или нижней поверхности ледяной пластинки, либо от торцов или граней ледяного стержня. Такие кристаллы наиболее часто образуются в высоких перистых облаках и в перисто-слоистых.

Световые столбы (как и паргелий) чаще наблюдаются в холодное время года. Столбы, исходящие от низко расположенных источников света, длиннее, чем солнечные или лунные столбы.