Haldjavälgud: nähtus paljude ufolugude taga

 (20)
välk
Haldjavälk. Foto: NASA---

Mis on punane, ringikujuline, kestab alla sekundi ja sähvatab peaaegu ilmaruumi piiril? Välk ei ole kindlasti see vastus, mis esimesena pähe tuleb. Võrreldes äikesepilvest maa poole sähvivate välkudega, on pilve kohal toimuv märksa eksootilisem ning vähem uuritud.

Pole teada, kui palju ufolugusid ülemise atmosfääri välkude kaela ajada võime, kuid ilmselt nii mõnedki. Ei teadnud teadlased ju veel hiljutigi, millega täpselt tegu. Alles viimasel paarikümnel aastal on kosmosekaamerad lubanud nähtuste esialgseks mõistmiseks koguda piisavalt ülesvõtteid, kirjutab Tarkade Klubi.

Nüüd valmistatakse Taani teadlaste eestvedamisel spetsiaalselt ülemise atmosfääri välkude jälgimiseks mõeldud seadet, mida hakkab majutama rahvusvaheline kosmosejaam (ISS). Oma koha peaks seade nimega ASIM (Atmosphere Space Interactions Monitor) sisse võtma veel enne 2013. aastat.

Teiste seas ootab seadme üleslennutamist ja selle töötulemusi pingsalt ka Tartu ülikooli doktorant Silver Lätt. Tema oli esimene, kellel avanes võimalus Eesti ja Euroopa kosmoseagentuuri (ESA) vahel sõlmitud koostööleppe raames käia agentuuris pooleaastasel praktikal ning seal oli just ASIM see projekt, mis hõivas tema töised ja vahel ka mittetöised tunnid.

Silver avab arvuti ja näitab üht lühikest videolõiku. See on hall ja säbruline, nii et üht lühikest sähvatust sellel võib hõlpsasti pidada vaid pildihäireks. Kuid see pole müra, pildile on esmakordselt saadud ülemise atmosfääri välk. Selle filmis juhuslikult USA kosmosesüstiku külge kinnitatud kaamera. Aasta oli siis 1989.

Seotud lood:

Pärast nende kaadrite avastamist hakkasid teadlased sihipäraselt äikesepilvede kohal olevat atmosfääri filmima, nii kosmoselaevade, lennukite ja õhupallide küljes olevate kui mäetippudesse viidud kaameratega. Paari aastaga saadi ülevaade välkude põhitüüpidest ja nende umbkaudsest olemusest.

Tarkade Klubi värskes numbris:
• Miks tulnukad vaikivad?
• Kuidas testitakse lennukeid
• Värvifotode algusaeg
• Kas sool on ikka kahjulik?
• Teravsilm Hubble
• Välgud kosmose piirimail

Tavaline välk on elektrilahendus negatiivselt laetud elektripilve ja positiivselt laetud maapinna vahel. Ülemise atmosfääri välkude puhul lahendab pilv laenguid ülespoole. Peamisi tüüpe on kolm: blue jets, red sprites ja elves. Eesti keeles neil ametlikke nimetusi veel pole, kuid kutsugem neid siinkohal sinisteks jugadeks, haldjavälkudeks ja elvesteks.

Sinine juga on kõige heledam, algab pilvetipust ja võib ulatuda kuni 40-50 kilomeetri kõrgusele. Nagu nimigi reedab, kujutab ta endast sinaka tooniga, väikese nurga all pilvest ülespoole sööstvat sammast. See nähtus kestab ka kauem kui teised, kuni sekundi.

Haldjavälgud ehk spraidid saavad alguse umbes samalt kõrguselt, kus sinised joad tavaliselt lõppevad, ja võivad atmosfääris ulatuda kuni 90 kilomeetri kõrgusele. Need on punakalt helendavad sambad, milles on näha mitmeid välgukanaleid ja mille all on lisaks väiksemad hargnevad väiksemad kanalid, justkui kombitsad.

Elvesed tekivad, kui äikesepilvest tulev elektromagnetimpulss tabab ionosfääri, atmosfääri ülemist kihti, mille on ioniseerinud Päikeselt tulev kiirgus (see on ka see koht, kus tekivad virmalised). Elves on kiiresti laienev punane ring, läbimõõduga kuni 500 kilomeetrit. Elveseid pole palja silmaga võimalik näha, nad kestavad vaid millisekundi ja on nõrga heledusega.

Välkude kõrgus ja lühidus on põhjuseks, miks nähtuste teaduslik uurimine sai alguse alles pildistamis- ja filmimisvõimaluste arenemisega. “Need on kiired nähtused, nagu välk ikka,” ütleb Lätt. “Neid on raske registreerida ja näha dünaamikat ehk seda, kuidas need arenevad.”
Endiselt on nende välkude kohta palju teadmata, kas või seegi, kui tihti neid tegelikult esineb. “Võib öelda, et need on harvad,” sõnab Lätt. Lisades kohe, et me ei tea, kas see on nii seepärast, et neid on ka tegelikult vähe, või seepärast, et neile harva peale satume. “Kuna see on nii uus teema, siis hinnangud, kuidas satelliidiandmetest üldistada välkude sagedust, varieeruvad tugevalt.”

Selleski peab Taani riikliku kosmosekeskuse teadlaste juhtimisel valmiv uus seade ASIM selgust tooma. See on esimene spetsiaalselt ülemise atmosfääri välkude registreerimiseks mõeldud kosmoseseade ning rahvusvahelise kosmosejaama väliplatvorm on sellele väga sobiv koht.

“ISS on piisavalt madalal orbiidil ja käib tihti sama piirkonda vaatamas,” selgitab Lätt. “Teine põhjus oli ka see, et ISS on kõrguse mõttes neile lähemal. Elvese poolt tekitatud välk on lihtsalt nii väheste footonitega ja kuigi neid mõõdetakse väga täpselt, oleks need footonid lihtsalt hajunud, kui mõõteseade oleks kõrgemal.”

ASIM uurib välke nähtava valguse, ultraviolettvalguse, röntgen- ja gammakiirguste lainepikkustel. Lisaks infole välkude endi kohta, nende kujunemisele ja arengule, saab andmeist välja lugeda infot äikesepilve ja atmosfääritingimuste kohta.

“Nüüd me juba teame, millistes spektripiirkondades üldse välkude kiirgus on, enam-vähem kui nõrk see on, mida me peame mõõtma, et saaks järeldada atmosfääri koostist ja seisundit,” räägib Lätt. “Kui kõrvutada ilmastikuoludega, siis saab teada ka selle äikesepilve dünaamikat ja selle kohal oleva atmosfääri koostist, temperatuure ja muud sellist.”

Praegu võivad teadlased vaid spekuleerida, kuidas haldjavälgud mõjutavad näiteks osoonikihti. ASIM-i tulemused tooks ka sellistesse küsimustesse selgust.
Üks raskemaid ülesandeid ASIM-i valmistamisel on Läti sõnul heade päästikute väljatöötamine. Mälumaht on piiratud, kõike ei saa jäädvustada, et sellelt hiljem välke hakata otsima. Seadme algoritmid peavad ise suutma taibata, milline on otsitav nähtus, et see siis salvestada.

“Kuna teame selle nähtuse kohta vähe, peame arvama, milline oleks õige moodus neid filtreerida,” selgitab Lätt. “Peame teadma, kui heledad nad on jne. Kui tekib mingi muster, mida arvame, et see võiks olla see nähtus, siis ta salvestab need kaadrid.”
“Tahame ka teada, mis oli enne, kui see arenes,” lisab ta. Selleks on seadmeil puhvrid, mis hoitavad alles ka kindla arvu enne välgu ilmumist filmitud kaadreid.

ESA-s, kus Lätt tegeles projekti juures teaduskoordinaatori rollis, jättis talle sügavaima mulje rahvusvahelise koostöö ulatus. Projekti juures oli lisaks taanlastele osalisi Hispaaniast ja Poolast, kuid kõik toimis õlitatult. Just koostöö tähtsus ja sellest tekkiv lisaväärtus on see teadmine, millega Lätt tagasi tuli ja mida soovib süstida ka Eesti kosmoseprojektidesse. Näiteks tudengisatelliiti EstCube-1, mille algatajate seas ta on. Tema sõnum: “Summa on suurem kui liidetavad.”

HALDJAD JA VAIMUD

Kust on välgunähtused saanud sellise maagilise kõlaga nimetused?

Haldjavälk (ingl red sprite) ei ole nimetatud mitte karastusjoogi, vaid William Shakespeare’i näidendis “Suveöö unenägu” olnud tegelaskuju Pucki järgi. Sprite viitab inglise keeles teatud õhuvaimule, ent eesti tõlgetes nimetatakse teda lihtsalt haldjaks. Mugandatuna on nähtust nimetatud ka spraidiks.

Teise nähtuse, elvese, nimetus on samuti haldjaliku kõlaga. On ju haldjas inglise keeles elf, mitmuses elves. Nähtuse nime põhjendatakse ametlikult siiski akronüümiga ehk valitud esitähtedega väljendist Emission of Light and Very Low Frequency Perturbations From Electro-magnetic Pulse Sources (valguse kiirgus ja väga madala sagedusega häiritused elektromagnetimpulsside allikast).

Kõige argisem nimetus on blue jet, mis kirjeldab lihtsalt nähtuse olemust, ülespoole sööstvat sinist juga.