Беспрецедентное исследование показывает влияние молнии на магнитное поле Земли
Благодаря неожиданному совпадению наблюдений можно было непосредственно продемонстрировать влияние некоторых особенно мощных молний на магнитное поле Земли. Результаты недавно были опубликованы в журнале .
Научный прогресс иногда является результатом удивительного стечения обстоятельств. Так, нацелив свой объектив на далекую область грозы в Польше, фотограф из Института физики атмосферы CAS (Чешская Республика) в августе 2017 года запечатлел удивительное светящееся явление, известное как спрайты или красные сильфы.
Это электрический разряд, расположенный в верхней атмосфере, между верхней стратосферой и нижней термосферой. Слишком рассеянный и эфемерный, чтобы быть видимым невооруженным глазом, он возникает в результате особенно мощного удара молнии в поверхность. Однако, если бы история на этом закончилась, в картине не было бы ничего исключительного. Однако, эти гигантские брызги светящегося света теперь почти регулярно фотографируются профессионалами.
Уникальность этого снимка заключается в том, что он был сделан в то время, когда спутник из созвездия SWARM пролетал непосредственно над регионом в то же самое время. Спутник, предназначенный для изучения магнитного поля Земли, также зафиксировал спрайт. Наконец, измерения, сделанные с поверхности сетью WERA (World ELF Radiolocation Array), завершили картину. Таким образом, событие предстало под тремя разными гранями. Беспрецедентная возможность для исследователей.
В недавно опубликованной работе ученые воспользовались этими удачными данными, чтобы лучше понять влияние ударов молнии на магнитное поле Земли. Само существование такой связи никогда не наблюдалось непосредственно. И результаты соответствуют ожиданиям, поскольку они показывают, что электромагнитные колебания, излучаемые высокоамплитудными вспышками молний, рассеиваются в направлении высокой ионосферы. Кроме того, явление спрайта конкретизирует смещение электромагнитного импульса в сторону последнего.
"Хотя основной целью SWARM является измерение медленных изменений магнитного поля, очевидно, что миссия также может обнаруживать быстрые колебания", — сказала соавтор статьи Эва Сломинска. "Однако SWARM может сделать это только в том случае, если один из спутников находится в непосредственной близости от грозы и удар молнии достаточно силен".
В процессе передачи энергии от нижней к верхней атмосфере исходная электромагнитная волна превращается в ионосферную плазменную волну. Эти колебания сверхнизкой частоты (УНЧ) распространяются на настолько большие расстояния, что могут несколько раз обогнуть Землю. Таким образом, с помощью триангуляции сеть WERA может определить местоположение каждого удара, достаточно мощного для их генерации. Кроме того, низкое затухание УНЧ позволяет проследить физические свойства разряда, который их излучал.
"Хотя мы знаем, что каждый удар молнии несет много энергии, очевидно, что эта категория молний гораздо мощнее", — говорит Януш Млынарчик, соавтор исследования. "Одна обычная молния, невидимая для приборов SWARM, несет энергию, достаточную для зарядки 20 электромобилей, но энергии, произведенной переходным световым событием, было бы достаточно для зарядки более 800 автомобилей".