Duszki, niebieskie strumienie i elfy. Zagadkowe zjawiska podczas burzy

Ziemska atmosfera skrywa jeszcze wiele tajemnic. Jedną z nich są zjawiska występujące podczas przechodzenia burz. Są to duszki, elfy i błękitne strumienie, które wciąż nie w pełni zostały wyjaśnione. Nowe zdjęcia i filmy przybliżają nam ich naturę.

Duszek nad stanem Nowy Meksyk w USA z perspektywy Stacji Kosmicznej. Fot. NASA / ISS.

Pierwsze doniesienia o tajemniczych błyskach i kolorowych fontannach tryskających wysoko ponad chmury burzowe, pochodzą z 1730 roku. Jednak opisać udało się je dopiero przed końcem dziewiętnastego wieku, zaś po raz pierwszy uwiecznić jeszcze później, 6 lipca 1989 roku w czerni i bieli, a 4 lipca 1994 roku w kolorze. Dzisiaj, dzięki coraz powszechniejszemu dostępowi do zaawansowanego sprzętu fotograficznego, dotąd zagadkowe zjawiska są uwieczniane na tyle często, że wreszcie udało się przynajmniej częściowo poznać skąd się biorą i dlaczego.
Jednym z takich zjawisk są duszki (ang. sprite), które przypominają fajerwerki wystrzeliwane nad chmurami burzowymi. Występują na wysokości od 40 do 90 kilometrów nad powierzchnią ziemi. Bardzo trudno jest je zbadać, ponieważ jonosfera znajduje się zbyt wysoko, aby mogły do niej dolecieć balony meteorologiczne lub samoloty badawcze, zaś dla satelitów znajduje się ona z kolei zbyt nisko. Obserwacje z powierzchni ziemi też są utrudnione, ponieważ duszki są przysłaniane przez kowadła chmur burzowych.
Czego dowiedzieliśmy się przez ostatnich prawie 30 lat ich obserwacji? Przede wszystkim wiemy, że nie jest to manifestacja obcej cywilizacji, jak uważano jeszcze w osiemnastym wieku, skąd pochodzą pierwsze wieści o obserwacjach.
W 2011 roku dokonano kolejnego przełomu, ponieważ uwieczniono je na super-szybkiej kamerze, w dodatku w trójwymiarze. Naukowcy wznieśli na pokładzie samolotu Gulfstream na wysokość kilkunastu kilometrów ponad amerykańskimi Wielkimi Równinami. Użyto kamer rejestrujących do 10 tysięcy klatek na sekundę, w ten sposób tworząc stereoskopowe wideo.
W ostatnich miesiącach duszki rejestrowano w różnych zakątkach świata. Liczba zdjęć i nagrań bardzo szybko rośnie. Teraz badacze będą je analizować, aby poznać kolejne tajemnice tego zjawiska. Nikt nie może potwierdzić, że zastosowanie nowych technik rozwieje wszelkie wątpliwości. Może się zdarzyć tak, że pytań będzie jeszcze więcej.
Co udało się odkryć w ostatnich latach? Wiemy, że są to wyładowania elektryczne o szerokości nawet od 50 do 100 kilometrów, a ich objętość może przekraczać 10 tysięcy kilometrów sześciennych. Występują one głównie nad rozwiniętymi kompleksami burzowymi na wszystkich kontynentach, zwłaszcza w strefie międzyzwrotnikowej, gdzie burze są najbardziej gwałtowne.

Pierwsze poklatkowe ujęcie duszków. Dane: NHK.

Holenderscy badacze Alejandro Luque i Ute Ebert zdecydowali się w badaniu użyć programu komputerowego, który symulowałby warunki panujące w dolnej jonosferze. Dzięki temu okazało się, że powstające tuż przed pojawieniem się duszka zjawisko o nazwie halo, porusza się w dół z prędkością aż 10 tysięcy kilometrów na sekundę.
Następnie dochodzi do jego przełamania się i pojawia się duszek, który przez bardzo krótki czas unosi się ponownie w górę, mieniąc się kolorami. Trwa to zaledwie 16 milisekund, więc nie sposób zaobserwować go gołym okiem. Naukowcy wciąż nie potrafią wyjaśnić jakie jest ich powiązanie z piorunami wewnątrz chmur burzowych i tych sięgających ziemi.
Wiadomo tylko, że z wyglądu przypominają meduzy, marchewki czy kolumny i mogą być po części odpowiedzialne za tak zwane super-pioruny naładowane dodatnio (większość doziemnych piorunów ma ujemny ładunek), które łączą grunt z górnymi warstwami chmury burzowej.
Wcześniej uważano, że duszki są winne katastrof statków powietrznych na dużych wysokościach, ale jak się okazało w jonosferze jest zbyt zimno, aby nietypowe błyskawice miały strukturę podobną go rozżarzonego do czerwoności typowego pioruna. Dlatego też określanie duszków mianem piorunów jest błędne.
Jednak nie tylko duszki spędzają sen z powiek naukowcom, mają one swoich towarzyszy. Są nimi np. błękitne strumienie, które powstają bezpośrednio powyżej chmury burzowej, mają postać stożka i sięgają wysokości 50 kilometrów. Co ciekawe, nie są one w żaden sposób połączone z wyładowaniami atmosferycznymi. Naukowcy zaobserwowali, że tylko część błękitnych strumieni jest w stanie się w pełni wykształcić, większość osiąga jedynie pułap 20 kilometrów i nazywane są błękitnymi pionierami.
Są też gigantyczne strumienie, które z kolei osiągają wysokość 70 kilometrów, ale są niezmiernie rzadkie. W swej górnej części przybierają barwę czerwoną. Niewiele o nich wiemy, bo tylko kilkukrotnie udało się je sfotografować. Badacze wyszczególnili też kilka innych zjawisk, w tym elfy, niektóre o średnicy nawet 400 kilometrów. Ich naturę trzeba będzie jeszcze zbadać.
Źródło: TwojaPogoda.pl