Молнии порождают низкочастотные колебания, которые при попадании в резонанс с газами земной атмосферы могут продуцировать (и продуцируют) в ней незатухающие колебания, многократно обходящие вокруг земного шара. Учёные из Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) утверждают, что это явление, известное как резонанс Шумана, должно существовать и на других планетах, а потому может быть использовано для весьма точного и полного анализа их атмосфер на предмет присутствия там водных паров, углеводородов и аммиака.
Хотя бóльшая часть волн, порождённых молниями, остаётся внутри ионосферы, что-то может быть уловлено аппаратами на удалении до 1 000 км от планеты. (Иллюстрация НАСА.)
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, чётко обусловленной электропроводностью и составом атмосферы. Часть этих волн даже утекает в космическое околоземное пространство.
В работе, опубликованной 1 мая в Astrophysical Journal, исследователи описывают, как эта техника может быть использована для изучения других планет Солнечной системы и даже истории развития последней.
«Частота резонанса Шумана зависит не только от размера планеты, но и от тех видов атомов и молекул, которые существуют в атмосфере, поскольку они меняют её электропроводность, — отмечает Фернандо Симоэс, исследователь НАСА. — А значит, мы можем использовать этот метод на удалении, скажем, примерно в 1 000 км от поверхности планеты, чтобы узнать, сколько воды, метана и аммиака есть в её атмосфере».
Почему для этого недостаточно спектрального анализа? Да, эта техника надёжна, но она применима лишь непосредственно в измеряемом районе. В то же время вода, аммиак и метан очень волатильны по содержанию в атмосфере различных регионов. Инопланетный наблюдатель, замеряющий количество водных паров в Сахаре и низовьях Амазонки, получит принципиально разные данные. Между тем среднее значение весьма важно для понимания ситуации на планете в целом.
В этом смысле резонанс Шумана может быть полезен для исследовательских автоматических межпланетных станций, направляемых к небесным телам Солнечной системы.
Более того, определение средних значений содержания углеводородов, аммиака и воды в составе атмосферы разных планет поможет наконец-то решить вопрос об их содержании в протопланетном диске, из которого они все сформировались.
На Земле молнии бьют более полусотни раз в секунду. Представляете, что в этом смысле творится на Юпитере или Венере? (Фото Tom Moler.)
Сейчас первоочередными кандидатами на исследование по выявлению резонансов по типу шумановского являются Венера, Марс, Юпитер, Сатурн и Титан, располагающие самыми плотными атмосферами. Внимание может быть уделено также Урану и Нептуну.
