«Супермолния в кармане» ударила из облаков в космос

Наблюдение за грозой в штате Оклахома в мае 2018 года позволило сразу нескольким научным приборам зафиксировать рекордную по мощности разряда молнию, которая оказалась крайне необычной — она ударила не в землю, а разрядилась в сторону открытого космоса. Разряд оказался в 60 раз сильнее обычных грозовых и достиг значения 300 кулон. Это аж 0,05% от заряда всей Земли, который, по подсчетам, составляет около 600 000 кулон.

К слову, заряд в 300 кулон любой человек может носить у себя в кармане благодаря таким радиоэлементам, как суперконденсаторы. Для этого достаточно зарядить один ионистор емкостью 120 фарад до его номинального напряжения в 2,5 вольт.

Несмотря на бурное развитие земной науки, учёные всё ещё не до конца понимают процессы, происходящие при грозовых разрядах в атмосфере. И уж тем более загадочно выглядят явления разрядов из облаков вверх по направлению к открытому космосу. А в майском небе над Оклахомой в 2018 году и вовсе произошёл из ряда вон выходящий случай — из облака в небо ударил мощнейший из когда-либо наблюдаемых учёными струеподобный разряд (джет) рекордной силы.

За грозовой обстановкой в тот момент наблюдало несколько групп учёных, а также любители. За грозой следили наземная система Lightning Mapping Array, космические сети Geostationary Lightning Mapper (GLM) и Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), а также энтузиаст, снимавший процесс на камеру. Собрав все данные воедино, учёные смогли изучить процесс образования разряда в ионосферу и его протекание более детально, чем раньше.

Радиочастотное излучение джета оказалось различным на разных участках струи. На высоте от 22 до 45 км обнаружились источники радиоизлучения очень высокой частоты (ОВЧ, от 30 до 300 МГц). На этой высоте разряд не был виден в оптическом диапазоне. Видимость была на высоте от 15 до 20 км от вершины облака, с которого произошёл разряд.

«УКВ и оптические сигналы окончательно подтвердили то, о чём исследователи подозревали, но еще не доказали: УКВ-радиоизлучение молнии испускается небольшими структурами, называемыми стримерами, которые находятся на самом кончике развивающейся молнии, в то время как самый сильный электрический ток течет далеко позади этого кончика в электропроводящем канале, называемом лидером», — пояснил Стив Каммер (Steve Cummer), автор исследования.

Также было установлено, что стримеры относительно холодные — около 204 °C, тогда как лидеры могут достигать высоких температур — более 4 425 °C. Но об этих гигантских выбросах ещё многое неизвестно, и не в последнюю очередь то, почему они разряжаются вверх в сторону ионосферы. Пока на этот счёт есть только теория.

«По какой-то причине происходит подавление обычных разрядов от облаков к земле, — сказал другой автор исследования Леви Боггс (Levi Boggs). — Происходит накопление отрицательного заряда, а затем, мы думаем, что условия в вершине грозы ослабляют верхний слой заряда, который обычно является положительным. В отсутствие разрядов молний, которые мы обычно наблюдаем, гигантская струя может разрядить [вверх] накопление избыточного отрицательного заряда в облаке».

Учёным осталось доказать теорию наблюдениями, и тогда загадка происходящих в молниях физических процессов будет полностью разгадана. Это нужно, в том числе, чтобы защищать земные строения и людей от разрушительных и смертельных ударов молний. Пока защита строится на установке примитивных (хотя и действенных) громоотводов. Перспективными в этом деле обещают оказаться лазеры, но отсутствие полного понимания процессов пока тормозит разработки.