Ученый рассказал о странных вспышках, увиденных из космоса
Эльвы, спрайты, голубые джеты и кое-что новенькое - все это увидел из космоса в атмосфере спутник МГУ "Ломоносов". О природе загадочных мерцаний "Газете.Ru" рассказал директор Научно-исследовательского института ядерной физики им. Скобельцына МГУ Михаил Панасюк.
- Михаил Игоревич, в своем недавнем интервью вы упомянули о неизвестных науке вспышках, которые наряду с известными спрайтами и эльвами были замечены ультрафиолетовым телескопом ТУС на борту спутника МГУ "Ломоносов". Расскажите про первые из них - спрайты? Правда ли, что для вас они не цель, а скорее помеха?
- В данном эксперименте - да, поскольку нам приходится отлавливать полезный сигнал (вспышки от взаимодействия космических лучей с атмосферой) на фоне шумов, которыми являются все так называемые транзиентные явления.
История спрайтов началась в 90-х годах прошлого века с наземных наблюдений, первые были проведены во Франции. Тогда в горах были установлены оптические телескопы, и когда их направили на горизонт, были открыты кратковременные свечения - в ультрафиолетовом, а позднее в красном и инфракрасном диапазонах.
Чем эти вспышки привлекли внимание - это своей кратковременностью, длятся они миллисекунды. При этом наблюдаются они на высотах от 20 до нескольких десятков километров - до ста, может, чуть выше. После этого начались космические эксперименты, большой прогресс в этом был достигнут нашими тайваньскими коллегами, которые запустили спутник, специально нацеленный на изучение транзиентных явлений и в середине нулевых годов они получили отличные результаты.
А в 2005 году на эти явления натолкнулись мы, причем случайно, так как готовили аппаратуру для нашего спутника "Ломоносов" и использовали фотоумножители (ФЭУ), которые нам надо было "обкатать" в космосе. Для них мы создали очень быструю электронику и использовали их на наших университетских спутниках "Татьяна-1", "Татьяна-2" и "Вернов".
Спрайты - это такие локальные взрывы, свечения, они имеют медузообразную форму диаметром несколько километров. Это гигантские кольца свечения, которые наблюдаются на расстоянии сотен километров.
- Расскажите про эльфов. Или правильнее - эльвов?
- Правильно "эльвы". Очень часто в литературе пишут эльфы. На самом деле это аббревиатура от Emission of Light and Very Low-Frequency perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources. Эльфы встречаются даже в научной литературе, но это жаргон, и я даже своих сотрудников поправлял, показывал, откуда оно происходит.
- В чем их отличие от спрайтов?
- Отличия в том, что они имеют совершенно отличную форму. Если спрайты - это каплеобразные структуры, то эльвы это кольцеобразные образования в диаметре до сотни километров. Мы видим волну, иногда две волны света, бегущие от центрального источника, видим отражения этих волн.
Эльвы - менее изученное природное явление, чем спрайты и, возможно, их появление синхронно, но физический механизм генерациии - разный. Оба явления связаны с высвечиванием азота на высотах в десятки километров, где его содержание достаточно велико (отсюда- ультрафиолет доминирует) . Иногда в спрайтах присутствует красны оттенок, что свидетельствует об их генерации на более низких высотах.
Надо иметь в виду, что космические эксперименты не позволяют точно локализовать высоту, если прибор не направлен на горизонт. У нас такого эксперимента не было, подобный эксперимент Роскосмос когда-то ставил на МКС.
- Что можно сказать о частоте таких явлений?
- Это довольно редкие явления, но частоте они должны быть сопоставимы с грозовыми явлениями. При этом надо учесть, что наши приборы обладают неким "мертвым" временем - когда прибор регистрирует одно явление, то в течение какого-то времени T мы не можем регистрировать другое, прибор "затыкается".
Для этих транзиентных явлений - спрайтов, эльвов и голубых джетов у нас есть стандартная физическая модель, которая описывает их генерацию. И эта модель связана с проявлениями атмосферного электричества, когда электрическое поле возрастает в результате грозовой активности.
То есть подавляющее большинство этих вспышек над областями грозовой активности.
Кстати они видны не только в ультрафиолетовом диапазоне, но и в гамма.
- Наконец, расскажите про новый, ранее не известный тип вспышек в атмосфере?
- Мы натолкнулись на них еще до полета "Ломоносова" - на "Татьянах", на "Вернове". На фоне свойств известных транзиентов - спрайтов, эльвов, голубых джетов, которые привязаны к областям грозовой активности - мы наблюдали малоинтенсивные события, вспышки света вне гроз. Мы обратили на них внимание, опубликовали много работ, но когда запустили "Ломоносова" с более мощной аппаратурой, мы натолкнулись на новый класс явлений, который не можем связать с атмосферным электричеством.
Это очень энергичные явления, которые происходят над областями вне грозовой активности. Мы можем утверждать, что рядом с этими явлениями на расстояниях тысячи километров нет никакого облачного покрова. Высоту мы можем определить лишь приблизительно - десятки километров. По форме они напоминают спрайты, за все время мы зарегистрировали всего один -два десятка таких явлений.
То есть речь идет о высотных взрывах огромной мощности.
На самом деле такие явления могут быть вызваны космическими энергичными частицами, космическими лучами, на поиск которых и был нацелен телескоп ТУС.
Но они отличаются от ожидаемого следа от космических частиц своей большей длительностью. Космические частицы не могут так долго высвечивать атмосферу - обычно это длится десятки-сотни микросекунд. Новые же вспышки длятся миллисекунды, то есть на порядок дольше. Как понять их природу - в этом и состоит загадка. Тут может быть и природное и антропогенное объяснение.
Павел Котляр
