Уникальное видео редких электрических разрядов впервые за последние пять лет получено с земной поверхности.
Мощный красный спрайт, который часто называют «обратной молнией», был заснят фотографом Сергеем Округиным 13 июля 2025 года над Нижним Новгородом. Это впечатляющее событие стало возможным благодаря интенсивным грозам, прошедшим тогда по центральной части России.
Евгения Кравченко, старший научный сотрудник Лаборатории физики высоких энергий Московского физико-технического института (МФТИ), предоставила подробные комментарии относительно этого необычного атмосферного явления.
Что представляют собой спрайты?
Спрайты — это высотные электрические разряды, которые возникают в мезосфере на значительном удалении от поверхности Земли, в диапазоне от 30 до 90 километров. Для сравнения, привычные нам молнии образуются гораздо ниже, обычно до 16 километров. Хотя спрайты не являются исключительно редким явлением, их чрезвычайно сложно зарегистрировать, поскольку они длятся всего от нескольких миллисекунд до примерно 100 миллисекунд. Именно из-за этой мимолетности первое документальное подтверждение их существования было получено только в 1989 году, несмотря на то что их теоретически предсказали еще в начале прошлого столетия.
Окраска спрайтов зависит от плотности и химического состава атмосферы в области разряда. Чаще всего они предстают перед наблюдателями в красных оттенках. Это объясняется тем, что на высоте более 70 километров атмосфера имеет низкую плотность и состоит преимущественно из азота. При возбуждении молекул азота (N₂) электрическим разрядом происходит излучение в красноватом спектре (длины волн 650–800 нм), известное как первая положительная система азота.
В нижних слоях спрайтов, на высотах от 50 до 70 километров, плотность воздуха выше. Здесь электроны быстрее теряют свою энергию и сильнее ионизируют газ, что приводит к усилению синего или фиолетового свечения на длине волны 391,4 нм. Это свечение генерируется уже ионами азота (N₂⁺), и соответствующие переходы происходят за наносекунды.
Размеры и формы спрайтов могут значительно варьироваться: иногда они образуют «ветвящиеся» структуры у основания, могут напоминать столбы, иметь плоскую «шапку» или выглядеть как светящиеся шары. Их внешний вид определяется особенностями электрического поля после молнии, распределением заряда в грозовом облаке и атмосферными условиями.
Механизмы формирования спрайтов
Механизм возникновения спрайтов остается предметом активных научных исследований. Одна из основных гипотез предполагает, что спрайты формируются под влиянием мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ), которые генерируются во время разрядов обычных молний при сильных грозах.
Евгения Кравченко разъясняет эту теорию следующим образом:
«Во время молнии, направленной от облака к земле, возникает интенсивный радиоимпульс в диапазоне очень низких и сверхнизких частот. Эти волны способны распространяться вдоль силовых линий магнитного поля Земли и вызывать локальную ионизацию в мезосфере. В результате в разреженной атмосфере могут образовываться плазменные структуры, известные как спрайты».
Существует также альтернативная гипотеза, которая связывает возникновение спрайтов с космическими лучами – высокоэнергетическими частицами, такими как протоны, ядра гелия и электроны, достигающими земной атмосферы. При столкновении с молекулами воздуха эти частицы создают каскады вторичных частиц (электронов и ионов). Предполагается, что эти вторичные частицы могут служить «затравкой» для электрического пробоя в мезосфере. В сочетании с сильным электрическим полем, возникающим после разряда молнии, это может спровоцировать появление спрайта.
«Не исключено, что формирование спрайтов связано с комбинацией всех вышеупомянутых факторов», – заключает Евгения.
Предыдущие успешные съемки спрайтов на территории России проводились около пяти лет назад. Недавно это удивительное явление вновь удалось запечатлеть фотографу Сергею Округину над Нижним Новгородом. По его словам, он снимал на свой смартфон видео грозовых явлений, и спрайт, напоминающий медузу, случайно оказался в кадре.
