В начале 1970-х годов в США начал функционировать космический разведчик «Вэла», предназначенный для регистрации необъявленных испытаний атомного оружия, в частности, третьих стран, желающих попасть в уже сложившийся «ядерный клуб». На борту спутника установили фотодатчики, а также детекторы гамма-излучения. И почти сразу же в южной части Атлантического океана были зарегистрированы мощные световые вспышки, сопровождавшиеся импульсами гамма-излучения. Подозрение сразу пало на ЮАР, которая тогда и не скрывала желания заполучить атомную бомбу.
Пока конфликт разрешался по дипломатическим каналам, «Вэла» зафиксировала аналогичные вспышки и над экваториальной областью Тихого океана. Число вспышек было неправдоподобно велико, и постепенно версия о тайных испытаниях третьими странами атомных зарядов отпала. Тогда стали искать другого виновника и вспомнили о невоспринятых наукой сообщениях, начавших поступать с 1930-х годов, о молниевых разрядах, идущих не на Землю, а в верхние слои атмосферы. По световой энергии вспышек была оценена мощность электрических разрядов, направленных вверх. Она оказалась неправдоподобно большой, в сотни и тысячи раз мощнее энергии обычной молнии. Это явление было названо сверхмолнией. Установили, что лишь один разряд из ста уходит по противоестественному пути в космос.
Противники этой гипотезы восторжествовали, когда аналогичные вспышки были зарегистрированы геофизическими спутниками серии «ОГО». Фотодатчики, установленные на этих спутниках, «смотрели» не на Землю, а в космос и, по идее, не должны были регистрировать молниевые разряды, которые замыкались на нижнюю ионосферу на высоте около 80 километров. Отсюда следовал вывод, что природа этих вспышек иная и, скорее всего, это были сверхскоростные метеоры, влетающие в земную атмосферу со скоростями 50–100 километров в секунду.
Дискуссия продолжалась до 1980-х годов. В установлении истины значительную роль сыграли сообщения лётчиков сверхвысотных самолётов (включая «Конкорд»), которые на высотах 15–25 километров наблюдали необычные феномены: длительные разряды и целые колонны света, преимущественно тёмно-красные и лиловые, направленные из вершин грозовых облаков в космос.
После того как подобные образования стали фиксироваться и метеорологическими локаторами, стала понятна и причина столь странного поведения молний.
Вспомним известный школьный опыт, демонстрирующий эффект свечения разреженных газов. Если взять длинную стеклянную трубку, в торцах которой впаяны металлические электроды, и приложить к ним напряжение в десятки тысяч вольт, то ничего не произойдёт. Но если с помощью вакуумного насоса начать откачивать из трубки воздух, то при определённом, достаточно низком, давлении там вспыхнет длительный, так называемый тлеющий разряд.
Аналогичное явление наблюдается и в атмосфере. В случае обычного грозового облака, вершина которого не достигает верхней границы тропосферы (в умеренных широтах это 10–12 километров), ему легче разрядиться на землю либо внутри облака, поскольку над ним имеется ещё достаточно плотная атмосфера. Однако в некоторых случаях вершина грозового облака выходит за пределы тропосферы, достигая высоты 15–18 километров. Поскольку почти половина электрического заряда сосредоточена в верхней части грозового облака, то пробой вниз, через мощный и наиболее плотный слой воздуха, будет затруднён. С другой стороны, этот разряд оказывается в весьма разреженной части атмосферы, и её плотность по направлению вверх убывает. Благодаря этому молниевый разряд начинает идти по пути наименьшего сопротивления, устремляясь вверх, в ионосферу.
Как мы помним по школьному опыту, в разреженном воздухе электрический разряд принимает другую форму и становится не кратковременным, искровым, а длительно существующим — тлеющим. Так возникают световые столбы и колонны, идущие из верхней части облака в космос. Чем больше заряд облака, тем дольше существует такой разряд. По данным лётчиков, время существования световых колонн составляет от нескольких секунд до минут.
1990-е годы породили новую сенсацию: были зафиксированы неизвестные ранее явления, возникающие над вершинами мощных грозовых облаков. На фотографиях, сделанных высокочувствительными скоростными камерами, были запечатлены фантастические образования, как бы взлетающие и парящие над вершинами грозовых облаков. Одновременно были зарегистрированы и всплески гамма-излучения. Исследователи назвали их «красными призраками» и «голубыми струями». Первые сведения о них были доложены на собрании Американской ассоциации по развитию науки физиком из Мэрилендского университета Деннисом Папандопулосом.
«Красные призраки» выглядят как огромные языки пламени, возникающие над грозовым облаком в момент молниевого разряда. Невооружённым глазом они не видны, но уверенно регистрируются в инфракрасном диапазоне. Судя по снимкам, «призраки» простираются от вершины облака до высоты около 100 километров. «Голубые струи» возникают там же и со скоростью около 300 км/ч узкими пучками уходят вверх, исчезая на высоте порядка 50 километров. Природа обоих явлений пока не разгадана. Те читатели, которые в феврале 2003 года смотрели сериал «Бушующая планета», в фильме, посвящённом грозам, могли наблюдать «красные призраки» и «голубые струи» на телевизионном экране.
