Kaip susidaro žaibo „supertaisikliai“: rečiausi atmosferos blyksniai, kurių dauguma žmonių niekada nepamato

Žaibas dažniausiai siejasi su baltais dangaus blyksniais ir griausmu, tačiau virš audrų debesų vyksta kur kas įspūdingesni šviesos spektakliai. Ten, kur plika akimi dažnai nieko nematyti, gimsta trumpalaikiai, itin ryškūs iškrovų „supertaisikliai“.

Šiuos reiškinius tyrinėtojai vadina viršutinės atmosferos žaibais: tai keistos formos raudoni, mėlyni ar violetiniai blyksniai, kuriuos retai kam pavyksta pamatyti gyvai. Vis dėlto, nors atrodo lyg iš fantastinio filmo, jie yra reali Žemės elektros sistemos dalis.

Kas yra viršutinės atmosferos žaibai

Įprastas žaibas išsikrauna tarp debesies ir žemės arba tarp skirtingų debesies dalių, daugiausia kelių kilometrų aukštyje. Viršutinės atmosferos žaibai kyla gerokai aukščiau: jie pasirodo deščių, audrų ir net 80 kilometrų aukštyje esančiose atmosferos srityse.

Dėl to šie reiškiniai vadinami pereinamosiomis šviesos anomalijomis. Jie trunka vos tūkstantąsias sekundės dalis, tačiau per tą laiką išsiplečia į milžiniškus šviesos darinius, kartais apimančius šimtų kilometrų plotą virš audros.

Pagrindiniai tipai: nuo raudonųjų „dvaselių“ iki mėlynųjų reaktyvų

Daugiausia dėmesio sulaukia trys tipai: raudonieji dvaseliai, mėlynieji reaktyvai ir elvai. Jų neoficialūs pavadinimai skamba žaismingai, tačiau tai realūs fizikiniai procesai, kuriuos pavyko užfiksuoti lėktuvais, palydovais ir greitaeigėmis kameromis.

Raudonieji dvaseliai pasirodo maždaug 40–80 kilometrų aukštyje kaip raudonų stulpų ir plonų šakų raštas. Mėlynieji reaktyvai kyla iš audrų debesų viršūnių aukštyn, o elvai primena milžiniškus šviesos žiedus, staiga išsiplečiančius ir išnykstančius virš žaibuojančios audros.

Kaip gimsta raudonieji dvaseliai

Raudonieji dvaseliai paprastai atsiranda po ypač stiprių debesies ir žemės žaibų iškrovų. Didžiulė elektros energijos porcija trumpam pakeičia elektrinį lauką virš audros, todėl deguonies ir azoto molekulės aukštesniuose atmosferos sluoksniuose pradeda švytėti.

Iš šono žiūrint, dvaseliai atrodo tarsi raudonų medžių giraitė, auganti iš niekur. Jų apatinė dalis būna ryškesnė ir labiau koncentruota, o viršutinė išsišakoja į plonesnes gijas. Šis reiškinys dažniausiai stebimas toli nuo audros, iš kalnų ar lėktuvų.

Mėlynieji reaktyvai ir į viršų šauti „žaibo fontanai“

Mėlynieji reaktyvai prasideda artimai prie audros debesies viršaus ir šauna į stratosferą. Skirtingai nuo įprasto žaibo, jie keliauja ne žemyn, o aukštyn, tarsi atvirkštinis žaibo smūgis. Dėl didelio aukščio ir trumpos trukmės juos itin sudėtinga nufilmuoti.

Šių iškrovų spalvą lemia dominuojantis azotas ir skirtingas atmosferos tankis palyginti su žemiau esančiu oru. Mėlynieji reaktyvai dažnai būna lokalesni nei raudonieji dvaseliai, tačiau laikomi vienais rečiausių pasiekiamų ekstremalių iškrovų tipų.

Elvai: milžiniški plazdos žiedai virš audrų

Elvai atsiranda didesniame aukštyje nei raudonieji dvaseliai ir dažnai priskiriami prie pačių trumpiausiai trunkančių atmosferos blyksnių. Jie susidaro tada, kai stipri žaibo iškrova sukuria galingą elektromagnetinę bangą, kuri plinta į viršų ir plačiai nupurto viršutinius atmosferos sluoksnius.

Iš kamerų, esančių Tarptautinėje kosminėje stotyje, elvai matomi kaip sparčiai augantis ir išnykstantis šviesos žiedas, galintis siekti šimtų kilometrų skersmenį. Stebėtojui ant žemės šis reiškinys paprastai lieka nematomas dėl atstumo ir debesų.

Kodėl šių reiškinių ilgai niekas nepastebėjo

Viršutinės atmosferos žaibai mokslo bendruomenei patikimesniais įrodymais tapo tik paskutiniais dešimtmečiais, nors pavienių pranešimų apie „keistus blyksnius virš audrų“ buvo ir anksčiau. Ilgą laiką juos laikė optinėmis iliuzijomis ar klaidingais pastebėjimais.

Priežastis paprasta: šie blyksniai labai trumpi, silpnesni už įprastus žaibus ir vyksta aukštai, kur akį dažnai užstoja debesys. Tik atsiradus jautrioms greitaeigėms kameroms, astronomijos ir atmosferos stebėjimo projektams, pavyko sukaupti pakankamai vaizdo medžiagos, kad būtų galima juos sistemingai tirti.

Ką apie mūsų planetą atskleidžia tokie „supertaisikliai“

Viršutinės atmosferos žaibai padeda geriau suprasti, kaip Žemė išsklaido perteklinę elektrinę energiją ir kaip audros sąveikauja su aukštesniais atmosferos sluoksniais. Tai svarbu ir klimato, ir ryšių technologijų, ir kosminių misijų planavimui.

Nors patys šie reiškiniai nelemia didelių klimato pokyčių, jie parodo, kaip stiprios audros gali paveikti jonosferą ir aukštesnius sluoksnius, kuriuose sklinda radijo bangos bei veikia palydovinė įranga. Tokia informacija padeda tiksliau modeliuoti Žemės elektrinės aplinkos elgseną.

Ar šie blyksniai pavojingi žmonėms

Dažniausiai viršutinės atmosferos žaibai laikomi mažiau pavojingais nei įprasti žaibai, nes vyksta dideliame aukštyje ir retai pasiekia žemę. Didžiausia rizika gali kilti lėktuvams, praskrendantiems netoli audrų viršūnių, todėl oro susisiekimo sektorius itin domisi šiais reiškiniais.

Tačiau net ir tokiais atvejais svarbiau suprasti potencialų poveikį elektronikai ir ryšių sistemoms, o ne tiesioginį pavojų keleiviams. Šiuolaikiniai orlaiviai kuriami taip, kad atlaikytų įprastus žaibų smūgius, o viršutinės atmosferos iškrovos dažniausiai lieka už įprastų skrydžių maršrutų ribų.

Kaip ir kur juos galima pamatyti

Žmonėms, norintiems savo akimis išvysti tokius blyksnius, svarbiausios sąlygos yra tamsus dangus, horizontą neužstojantis reljefas ir stipri audra už keliasdešimčių ar net šimtų kilometrų. Dažniausiai tokios sąlygos susidaro aukštuose kalnuose arba lėktuvuose naktinio skrydžio metu.

Praktikoje didžiausias šansas tenka ne plika akimi, o jautrioms kameroms ir teleskopams, nukreiptiems į audros zoną. Mėgėjų astronomai ir orų stebėtojai pasaulyje jau turi ne vieną sėkmingą šių reiškinių vaizdo įrašą, surinktą naudojant žemo triukšmo lygio jutiklius ir trumpą ekspoziciją.

Kaip viršutinės atmosferos blyksniai siejasi su kitais keistais reiškiniais

Viršutinės atmosferos žaibų tyrimai glaudžiai susiję su poliarinėmis pašvaistėmis, kosminiais spinduliais ir jonosferos fizika. Visi šie reiškiniai susideda į bendrą Žemės erdvinės aplinkos paveikslą, kuriame dalyvauja tiek mūsų planeta, tiek Saulės vėjas.

Tyrėjai ieško sąsajų tarp audrų aktyvumo, kosminių dalelių srauto ir įvairių švytėjimo formų viršutinėje atmosferoje. Nors daug kas dar neatskleista, jau aišku, kad audros daro poveikį daug platesniam aukščių diapazonui, nei ilgą laiką manyta.

Ką tai reiškia mums kasdieniame gyvenime

Kasdienybėje šių blyksnių nepastebėsime, tačiau jų pažinimas padeda geriau suprasti ekstremalų orą ir jo sąveiką su technologijomis. Palydovinės ryšio sistemos, navigacija, net kai kurios energetikos infrastruktūros dalys jautrios pokyčiams viršutiniuose atmosferos sluoksniuose.

Viršutinės atmosferos žaibai yra savotiški signalai, rodantys, kaip intensyviai Žemės sistema tvarkosi su audrų sukuriamais krūviais. Kuo daugiau apie juos žinome, tuo tiksliau galime prognozuoti, kaip realus ir būsimas orų ekstremalumas paveiks mūsų technologinį pasaulį.