Судя по всему, можно предположить, что молниеносные спрайты могут быть связаны с общей физикой ионосферы, оказывая определенное влияние на формирование не менее загадочных «ионосферных плазмоидов» в виде стремительно перемещающихся областей полярных сияний, а также и на состояние озонового слоя Земли.
Призрачные короткоживущие молнии – спрайты получили поэтические названия: эльфы, красные призраки, голубые струи и синие джеты (выбросы). Сегодня они среди наиболее интенсивно исследуемых явлений в атмосферной физике. Характеристики спрайтов были зарегистрированы исследователями из различных частей света, но, несмотря на активные исследования, до сих пор не существует приемлемой теории, удовлетворительно объясняющей их инициирование и развитие. Розовыми спрайтами называют оптические вспышки, пляшущие над грозовыми тучами на высоте от 30 до 90 километров. Они были обнаружены сравнительно недавно и еще плохо изучены. По своей природе они родственны высотным молниевым разрядам, но возникают на самом краю атмосферы. Спрайты были открыты в ходе орбитальных наблюдений поверхности верхнего облачного покрова гроз. Причины их возникновения пока неясны. Вспышки красных спрайтов и родственных им синих джетов обычно длятся от нескольких сотых до нескольких десятых долей секунды и имеют характерные формы, которые исследователи описывают как колонны, пальцы, деревья или морковь .
Как правило, спрайты красного – пурпурного цвета, и время их жизни составляет несколько миллисекунд. Из-за их низкой поверхностной яркости они были зафиксированы только ночью (прежде всего очень чувствительными монохроматическими камерами). Однако если глаза наблюдателя достаточно привыкли к темноте, то спрайты можно фактически обнаружить без каких-либо оптических инструментов.
Далеко не сразу к ученым пришло понимание, что данные оптические явления связаны с положительным облачным покровом основания туч, так как они сопровождают удары молнии в значительном удалении от электрически активных ядер гроз. На сегодняшний момент еще не найдено отрицательных спрайтов.
Эльфы – обширные, но слабые вспышки, которые появляются непосредственно выше верхней кромки грозы. Они напоминают небольшие сполохи и многократные вертикально удлиненные пятна со слабыми всплесками свечения, которые простираются от вершин облака на десятки километров. Обычно красная яркая область свечения располагается на высоте 65–75 километров, выше которой часто можно наблюдать слабый красный жар или тонкую структуру, которая простирается приблизительно на 90 километров. Ниже яркой красной области наблюдались синие волокнистые структуры, часто простирающиеся вниз до 40 километров. Эльфы обычно встречаются группами, и очень большие молнии-призраки кажутся плотно упакованными пучками из многих индивидуальных эльфов. Изредка встречаются обширные призраки со свободной упаковкой структуры, простирающиеся в поперечно-горизонтальном направлении на расстояние более 50 километров и занимающие атмосферные объемы свыше 10 тысяч кубических километров. Эти разбросанные области яркости возникают намного выше энергетических уплотнений разрядов молний положительной или отрицательной полярности. Скорее всего, эльфы исчезают после того, как энергетический электромагнитный импульс разряжается в ионосферу. Хотя обычные молнии и могут сопровождаться эльфами, считается, что их причинный механизм имеет полностью различную природу.
Красные эльфы и синие джеты – это верхние атмосферные оптические явления, связанные с грозами и лишь недавно зарегистрированные с использованием телевизионных технологий ночного видения. Первые изображения эльфа были случайно получены в 1989 году, и начиная с 1990 года приблизительно двадцать изображений были зафиксированы с шаттла «Колумбия».
С тех пор зарегистрировано более тысячи видеонаблюдений эльфов и джетов. Это и наземные измерения, и авиационно-космические. После «красных призраков» в результате высотной аэрокинофотосъемки были обнаружены многочисленные изображения новой формы оптической активности, получившие название синих джетов. Синие джеты, кажется, появляются непосредственно у вершин облаков и выстреливают вверх узкими конусами через стратосферу. Их восходящая скорость оказалась фантастически велика – приблизительно 100 километров в секунду.
Высокоскоростные фотометрические измерения показывают, что продолжительность эволюции эльфов связана с молниевыми разрядами в распадающихся частях гроз и зависит от интенсивности ударов положительных молний по направлению центр – основание. Оптическая интенсивность средней группы из пучков эльфов, оцененная по сравнительной сводной таблице звездных интенсивностей, сопоставима с умеренно яркой утренней дугой восхода (до появления края солнца).
Для невооруженного глаза молнии-призраки предстают в виде обширных неярких вспышек – сполохов преимущественно пастельных тонов, но в усиленном телевизионном изображении, которое можно получить на земной поверхности или с борта летящего самолета, они уже проявляются как сложные комплексные структуры, принимающие самые разнообразные формы и очертания.
Недавно были открыты несколько новых типов молний-призраков вида «джет», их назвали «голубые струи». Это второе крупное семейство молний-призраков. Джеты – атмосферные разряды, формирующиеся очень высоко в земной атмосфере, намного выше, чем слои, где появляются обычные молнии. Голубые струи образуются начиная от верхушек облаков и до высот порядка 50 километров. Поскольку продолжительность голубых струй составляет всего лишь секунду, их можно заснять только скоростной видеокамерой. Голубые струи выглядят как узкие конусы, перемещающиеся в пространстве со скоростью около 100 километров в секунду. Существование голубых струй давно было предсказано геофизиками, но, только пролетая в самолете со скоростной видеоаппаратурой над большой грозой, ученым удалось заснять это потрясающее зрелище. Природа голубых струй и причины, их вызывающие, ученым пока неизвестны.
Джеты существенно отличаются по спектрально-световой гамме и внешнему виду от эльфов, хотя наблюдаются в тех же областях выше гроз с использованием таких же телевизионных систем ночного видения. Из их названия (джеты – выбросы) следует, что синие джеты похожи на оптические выбросы из вершин электрически активных основных областей гроз. После их появления от вершины грозовой тучи они типично размножаются вверх в узких конусах с вертикальной скоростью примерно 100–300 километров в секунду, раздуваясь и исчезая на высоте приблизительно 40–50 километров. Недавно был открыт новый тип композиционных призраков: голубые струи, перетекающие (порождающие?) в красные эльфы. Эти атмосферные разряды формируются очень высоко в земной атмосфере, намного выше, чем слои, где появляются обычные линейные молнии. Одиночные красные призраки и синие джеты образуются начиная от верхушек облаков до нижнего края ионосферы (90 километров над поверхностью Земли). Продолжительность этих сияний составляет доли секунды.
Молнии-призраки во многом оправдывают свое название, так как рождаются довольно редко и только в области активных слоев грозы. Для того чтобы их видеть, необходимо оказаться в условной зоне визуального доступа выше шторма между свободно парящими облаками и темным звездным фоном. В большинстве случаев подобные условия складываются не часто. Сами по себе эльфы не ярки, скорее даже тусклы и могут быть замечены только привыкшими к темноте глазами. В среднем их яркость сравнивается с умеренно яркими северными сияниями. Непосредственное восприятие призрачных молний – эльфов и джетов определяется хорошо известными закономерностями человеческого зрения. Как известно, человеческий глаз содержит в сетчатке два вида рецепторов – так называемые колбочки и палочки. Колбочки отвечают за цветное зрение, а их пороговая чувствительность приблизительно пересекается с уровнем восприятия молний-призраков. Палочки несколько более чувствительны, но они обеспечивают черно-белое вечернее и ночное видение предметов.
