Спрайты формируются на плазменных неоднородностях в нижней ионосфере

Атмосферные спрайты известны почти столетие, но их происхождение оставалось загадкой. Теперь команда исследователей получила доказательства, что спрайты формируются на плазменных неоднородностях, что может быть полезно для дистанционного зондирования нижней ионосферы.

Спрайты — это оптическое явление, возникающее над грозами в D-области ионосферы, на высоте около 60–90 км над Землей. Ионосфера имеет ключевое значение для дальней радиосвязи, и любые возмущения в ней могут влиять на радиопередачу. Хотя спрайты возникают над грозами, сами грозы — необходимое, но недостаточное условие для их инициации. Недавние моделирующие исследования показывали, что плазменные неоднородности в ионосфере — необходимое условие для зарождения спрайтовых стримеров, но твердых доказательств их существования не было.

Исследователи изучили видеонаблюдения за спрайтами, разработали модель их эволюции и исчезновения и проверили её, пытаясь воссоздать условия формирования спрайтов. Результаты, опубликованные 7 мая в Nature Communications, показали, что их нитевидные структуры формируются вниз гораздо быстрее, чем распространяются горизонтально. Это указывает на то, что локализованные плазменные неоднородности вызывают распространение стримеров. С помощью двумерной модели удалось оценить размер такой неоднородности.

Анализ также указал на возможные причины этих неоднородностей. Одна из них — остаточные следы от предыдущего спрайта, но для изученных случаев в той же области не было недавних событий, если только неоднородности не сохраняются очень долго. Другой возможный источник — метеорные явления, поскольку D-область находится в верхней части атмосферы, где большинство метеоров ещё не сгорает. Как отмечает профессор Виктор Паско, эта методика может быть использована для дистанционного зондирования ионосферы и лучшего понимания влияния различных природных явлений на связь на очень низких частотах.