Об атмосфере планеты расскажут молнии

Американские ученые предложили оригинальный метод исследования атмосфер далеких и близких планет. Они считают, что об этом могут рассказать… молнии! Точнее говоря, не они сами, а вызываемое ими явление, известное как резонанс Шумана. Дело в том, что этот резонанс в первую очередь зависит о того, какие именно газы входят в состав атмосферы.
На Земле молнии бьют более полусотни раз в секунду. Представляете, что в этом смысле творится на Юпитере или Венере, в их огромных плотных атмосферах? А ведь мы знаем о том, что молнии не только вызывают пожары и нервные расстройства, но и генерируют низкочастотные колебания. Они, попадая в резонанс с газами атмосферы, могут порождать в сферическом резонаторе (то есть пространстве между поверхностью и ионосферой) другие незатухающие колебания, которые совершают многократные путешествия вокруг планеты.
Ученые из Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) утверждают, что это явление, обнаруженное на Земле и известное как резонанс Шумана, должно существовать и на других планетах. Оно может быть использовано для весьма точного и полного анализа их атмосфер и выявить там наличие водных паров, углеводородов и аммиака.
В мае 2012 года в Astrophysical Journal опубликована новаторская работа, в которой предлагается исследовать атмосферы планет Солнечной системы, используя в качестве теоретической базы физическое явление, известное под названием резонанса Шумана. Это предложение обосновано и представляется весьма перспективным, поскольку частота резонансов Шумана зависит от размера планеты, от ее ионосферного слоя, а также количества и качества атмосферных молекул. Следует заметить, что любая воздушная оболочка планеты обладает электропроводностью, которая определяется химическим составом своих компонентов.
"В зависимости от состава существенно меняется электропроводность, - отмечает исследователь НАСА Фернандо Симоэс, - значит, мы можем использовать этот метод на удалении, скажем, примерно в тысяче километрах от поверхности планеты, чтобы узнать, сколько воды, метана и аммиака есть в ее атмосфере". Таким образом, может быть выяснено наличие основных компонентов инопланетной воздушной оболочки.
Правда, альтернативный метод, известный как спектральный анализ атмосферы, тоже надежен и точен. Его недостатком является лишь то, что он всегда производится в конкретном регионе планеты. Представьте себе, что покажет спектральный анализ, если его проводить вблизи очага вулканической деятельности, на леднике или в пустыне! Очевидно, что ученые получат совершенно разные данные количеству водяных паров, метана, аммиака и других. Предложенный же метод на основе резонанса Шумана может давать усредненные значения, характеризующие состав атмосферы в целом.
Вполне возможно, что резонанс Шумана может быть использован при создании автоматических межпланетных станций для будущих миссий, направляемых к планетам Солнечной системы с целью определения химического состава их атмосфер. А соотношение компонентов воздушной оболочки - например, средние значения содержания углеводородов, аммиака и воды поможет выяснить в общих чертах, сколько их было в протопланетном диске, из которого формировались и атмосферы.
Сейчас первоочередными кандидатами на исследование являются Венера, Марс, Юпитер, Сатурн и Титан, имеющие самые плотные воздушные оболочки. Но далекие Уран и Нептун также ожидают исследования своих массивных атмосфер. Для осуществления намеченного необходимо одно условие: в небесах над планетами обязательно должны происходить молниевые разряды!
Именно молнии, как полагают ученые, и являются первичным естественным источником возбуждения резонанса Шумана. Эти гигантские атмосферные электроразряды ведут себя как огромные антенны, излучающие электромагнитную энергию на частотах около 100 кГц. В итоге возникают устойчивые сверхнизкочастотные колебания, которые практически не затухают.
Известно, что каждую секунду на Земле происходит более 50 вспышек молний. Создающиеся при этом электромагнитные волны огибают планету, насыщая собой атмосферу от самой поверхности до ионосферы. Вспышки порождают волны фиксированной частоты, четко обусловленной электропроводностью и составом атмосферы.
И хотя большая часть этих волн остается внутри резонатора, ограниченного ионосферой, но кое-что все-таки утекает в космос и, следовательно, может быть уловлено аппаратами на удалении до тысячи километров от планеты. И именно это обстоятельство вдохновляет планетологов и открывает перспективы дистанционных исследований планетных атмосфер.
Кстати, интерес к волнам Шумана проявляют не только астрофизики. Исследованием этого явления уже давно занимаются самые разные ученые. Так, в США (НАСА) и Германии (институт М. Планка) проводились длительные эксперименты, в результате которых было установлено, что резонансные волны Шумана необходимы для синхронизации биологических ритмов и нормального существования всего живого на Земле.
Сегодня уже известно, что люди, испытывающие большие нагрузки и стресс, нуждаются в этих волнах. Кроме того, остро ощущают отсутствие волн Шумана пожилые и вегетативно чувствительные люди, а также хронические больные. Это может приводить к головной боли, потере ориентации, тошноте, головокружению и т. д.
В то же время установлено, что на сегодняшний день электромагнитный фон планеты в результате деятельности человека претерпел весьма существенные изменения и "загрязнен" до такой степени, что организм уже не воспринимает волны Шумана. Поэтому НАСА вынуждено даже использовать генераторы этих волн для обеспечения нормальной жизнедеятельности персонала!
Итак, как видите, волны Шумана являются не мифом, а реальностью, и их воздействие иногда можно ощутить на себе. Применение же резонанса Шумана в исследовании атмосфер планет - это новый шаг в космос с помощью знаний, полученных и апробированных на Земле.