Przejdź do treści

Nieuchwytne niebieskie błyski ponad burzami

W górnych warstwach atmosfery ziemskiej naprawdę sporo się dzieje! Można tam spotkać niebieskie błyski, czerwonawe duszki, zjawiska typu halo, oraz „trolle” i „elfy”. Problem w tym, że zwykle trudno jest je złapać na gorącym uczynku - są nieuchwytne dla ludzkiego oka, a do tego zdarzają się wysoko ponad chmurami.

Krótkotrwałe zjawiska świetlne zachodzące w atmosferze często mają mitologiczne nazwy. Zdarza się, że pojawiają się one też tuż ponad chmurami burzowymi. Zgłaszają to wówczas często piloci samolotów, ale ulotna natura takich błysków sprawia, że trudno jest je dobrze zbadać z fizycznego puntu widzenia. Jednak w 2015 pracujący dla ESA astronauta Andreas Morgensen przebywający na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej miał okazję sfilmować setki niebieskich błysków tańczących ponad burzą w rejonie Zatoki  Bengalskiej. Stanowią one dowód na to, że te tajemnicze zjawiska atmosferyczne rzeczywiście istnieją.

Zdaniem Morgensena i naukowców z duńskiego Narodowego Instytutu Kosmicznego są to pierwsze udane obserwacje tego rodzaju. Oferują one rzadką możliwość badań różnego typu słabo dotychczas zrozumianych zjawisk świetlnych. Wspólna praca naukowa na ich temat, opublikowana w Geophysical Research Letters, dowodzi także, że stacja ISS jest idealnym laboratorium do badań nad elfami i chochlikami. Planowane obecnie misje poświęcone tej tematyce powinny ujawnić jeszcze więcej ciekawych informacji.

Jakie są obecnie najbardziej popularne wyjaśnienia tych wszystkich zjawisk? Być może prądy powietrzne są w stanie rozrywać normalne warstwy atmosfery i w rezultacie odwracać ich kolejność. Gdy poziom naładowania elektrycznego warstwy podstawowej różni się od naładowania samej Ziemi, następuje wyładowanie. Tak mniej więcej działają burze. Ale podobne efekty mogą dotyczyć również warstw położonych dużo wyżej w atmosferze niż te, w których tworzą się pioruny. Wówczas wyładowania elektryczne, zamiast uderzać w ziemię, rozładowują się w powietrzu, a my obserwujemy krótkotrwałe światło ponad chmurami.

Ale trudno to zaobserwować. Pierwsze obserwacje tak zwanego czerwonego duszka uchwycono dopiero w 1989 roku. Zachęciły one naukowców do uważnego spojrzenia ponad chmury burzowe - aby zobaczyć, co dzieje się jeszcze wyżej. Od tego czasu używa się w tym celu m. in. sztucznych satelitów. Położona na niskiej orbicie okołoziemskiej Międzynarodowa Stacja Kosmiczna jest pod tym względem idealna. Z tego względu Morgensen, jako pierwszy w historii Duńczyk na jej pokładzie, zdecydował się na przeprowadzanie misji obserwacyjnej „Thor”. Zdjęcia błękitnych wyładowań atmosferycznych zostały przez niego wykonane za pomocą aparatu Nikon D4.

8 września 2015 Morgensen zarejestrował aż 245 błysków ponad chmurami burzowymi w okolicach Indii. Miały one szerokości rzędu kilometra i długości dochodzące nawet do 18 kilometrów. Nie wiadomo, co dokładnie je wywoływało – naukowcy nie są zresztą nawet dziś pewni co do tego, jak tworzą się zwyczajne, bliskie ziemi błyskawice. Spekuluje się, że to właśnie burzowe wyładowania atmosferyczne mogą zmieniać skład chemiczny górnych warstw atmosfery, a przez to zaburzać ziemską równowagę radiacyjną. Dla przykładu – zaburzone oddziaływania pomiędzy atmosferycznym azotem a polem elektrycznym mogą z wysokim prawdopodobieństwem generować obserwowane czasem czerwone duszki (ang. red spirites).

Naukowcy wciąż jednak potrzebują więcej tego rodzaju obserwacji. W tym jeszcze roku na pokładzie ISS ma znaleźć się urządzenie o nazwie Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM), które ma za zadanie nieprzerwanie monitorować burze i związane z nimi zjawiska świetlne w pasmach ultrafioletu oraz na falach rentgenowskich i gamma.

Czytaj więcej:


Źródło: Discover

Zdjęcie: chmura burzowa, która wyprodukowała pulsujący, niebieski strumień światła, widziana klatka po klatce.
Źródło: publikacja DOI: 10.1002/2016GL071311