Несмотря на то, что гроза может устроить настоящее светопреставление для зрителей на земле, самые эпические события происходят над облаками. Недавно ученые подробно описали самую мощную "гигантскую струю" электрического разряда из когда-либо обнаруженных, которая выбросила в космос энергию, сравнимую с 60 обычными молниями.

Кадры из видеоролика, демонстрирующего формирование гигантской струи над Оклахомой в 2018 году.  Chris Holmes

Как следует из названия, гигантские струи - это мощные всплески электрической энергии, которые выбрасываются из грозовых облаков, но не вниз на землю, а вверх в ионосферу. Такие явления, как правило, происходят в верхних слоях атмосферы во время мощных гроз и ураганов. Из-за большой высоты их очень трудно наблюдать. Поэтому природа и причины их возникновения остаются в большинстве случаев неизученными.

Однако недавно ученым удалось изучить одну из таких гигантских струй более детально. Это событие произошло в мае 2018 года во время грозы над Оклахомой, где оно было одновременно зафиксировано несколькими приборами, включая наземную систему Lightning Mapping Array, космическую сеть Geostationary Lightning Mapper (GLM) и Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES).

Имея возможность наблюдать это событие с различных ракурсов, команда ученых смогла изучить это явление более детально, чем когда-либо прежде. Оказалось, что именно эта гигантская струя была самой интенсивной из всех, наблюдавшихся до сих пор, выбросив вверх около 300 кулонов электрического заряда. Для сравнения, заряд обычной молнии обычно не превышает пяти кулонов.

Эксперты выяснили, что внутри струи различные структуры излучали различные виды электромагнитных волн. Источники радиоизлучения очень высокой частоты (ОВЧ) были обнаружены на высоте от 22 до 45 км (14-28 миль), в то время как волны оптического диапазона оставались ближе к вершинам облаков, из которых исходила струя, на высоте от 15 до 20 км (9,3-12,4 мили). Полученные данные позволили исследователям многое узнать о структуре гигантских струй и молний в целом. 

"Ультракороткие и оптические сигналы полностью подтвердили то, о чем ученые давно подозревали, но еще не успели доказать: УКВ-всплески от молнии излучаются стримерами - небольшими структурами, которые формируются на самом кончике молнии, в то время как самый сильный электрический ток течет гораздо дальше в электропроводящем канале, называемом лидером", - считает Стив Каммер, руководитель проекта. 

Было установлено, что стримеры относительно холодные, их температура составляет около 204 °C (400 °F), в то время как лидеры могут достигать высоких температур - более 4 425 °C (8 000 °F). Однако многое о физической природе этих удивительных атмосферных явлений остается неизвестным, включая вопрос о том, почему они выстреливают вверх. Впрочем, у ученых уже есть определенные гипотезы.

"Обычно в силу определенных причин происходит подавление выбросов от облаков к земле", - рассказывает Леви Богс, соавтор проекта. "Происходит накопление отрицательного заряда. А затем по нашему мнению, условия в верхней части грозового фронта ослабляют заряд верхнего слоя, который обычно является положительным. В отсутствие разрядов молнии, которые мы обычно наблюдаем на Земле, гигантская струя может ослабить накопление избыточного отрицательного заряда в облаке".

Ученые считают, что для того, чтобы лучше понять природу молнии, необходимо провести дальнейшую работу.

Результаты данного исследования были представлены в научном издании Science Advances. 

Команда исследователей представила данные на видео ниже.

Ученые получили новую информацию о ''гигантских струях'' молний, уходящих в космос

Источник: Georgia Tech через Phys.org, журнал Science Advances
1. (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl8731)
2. (https://phys.org/news/2022-08-gigantic-jet-lightning-space.html)