Профессор Принстонского университета прочитал в КФУ научно-популярную лекцию о грозовых процессах в атмосфере

Старший научный сотрудник (Senior Research Scholar) Принстонского университета Михаил Шнейдер приехал в КФУ на научную конференцию «Физика низкотемпературной плазмы» и немного удивился, когда его попросили выступить с научно-популярной лекцией. Выпускник физического факультета Казанского университета решил рассказать широкой публике о вспышках в околоземном космическом пространстве — джетах, спрайтах и эльфах, которые были открыты менее 30 лет назад и еще мало изучены. Его лекция называлась «Грозовые газоразрядные процессы в верхней атмосфере».

Ученый сразу предупредил, что то, о чем пойдет речь, не является темой его научных исследований, это лишь хобби.

«В США я занимаюсь нелинейной оптикой, взаимодействием лазерного излучения с веществом, физической газодинамикой, – пояснил Михаил Наумович. — Вместе с Институтом высоких температур РАН мы сейчас реализуем большой проект в сфере нелинейной оптики. Совместные проекты с КФУ – пока в планах».

Световые явления над грозовым облаком, о которых рассказал М.Шнейдер в первой научной-популярной лекции, прочитанной им в КФУ, были замечены давно. Их видели летчики и люди, находившиеся во время грозы высоко в горах. В народе существовали разные гипотезы по поводу природы этого явления, говорили даже, что источник вспышек — инопланетные космические корабли.

Но убедить ученых в том, что вспышки в атмосфере – это не выдумка, что они действительно существуют и могут представлять реальную угрозу летательным аппаратам, смог только 73-летний ветеран NASA Джон Рандольф Уинклер, он в 1989 году заснял грозу на  высокочувствительную видеокамеру. Просматривая запись, профессор Уинклер обнаружил два ярких светящихся столба, которые, в отличие от молний, шли не вниз, от облака к земле, а развивались высоко над грозовым облаком.

С этого момента началось систематическое изучение грозовых газоразрядных процессов в верхней и средней атмосфере, которым ученые, видимо, завороженные их красотой, дали поэтичные имена: спрайты (red sprites), джеты (blue jets), эльфы.

Названные в честь духов воздуха спрайты – это не что иное как  огромные (в ширину они могут достигать 100 километров) вспышки длительностью менее 100 миллисекунд, возникающие на высоте 70—90 км и спускающиеся вниз на 30—40 км. Они представляют собой очень красивые развивающиеся светящиеся образования розовато-красного цвета.

«Такое явление, как зарница, люди видели тысячи лет, а объяснить смогли совсем недавно, в последнее десятилетие, когда стали серьезно изучать спрайты», – заметил  Михаил Шнейдер.

Увидеть джеты сложнее, хотя их в атмосфре планеты ежедневно вспыхивает немалое количество, как и спрайтов. Эти высотные разряды, похожие на голубые конусы, рождаются на верхнем крае грозового облака и поднимаются на высоту до 40 километров. Однако существуют и гигантские джеты, открытые совсем недавно, в 2002 году, которые «выстреливают» на высоту до 90 км. Эльфы обычно появляются в нижней ионосфере на высотах 80-100 км группами, напоминающими круг, и очень быстро исчезают, время их жизни не более 5 миллисекунд.

«Грозовые газоразрядные процессы ученые серьезно стали исследовать только в последние  20 лет и пока не объяснили до конца их природу. Я считаю, что физика плазмы, которую мы используем для объяснения лабораторных явлений, вполне применима и для описания атмосферных. Очень важно знать, как и почему в атмосфере возникают эти гигантские электрические разряды, чтобы иметь возможность контролировать радиосвязь, обеспечивать безопасность полетов, а также составлять правильные прогнозы погоды» — так резюмировал свой рассказ физик.

Ограничиться лекцией и не поговорить с крупным ученым, в 1980-м окончившим Казанский университет, мы не могли. М.Шнейдер тоже был рад вспомнить свою студенческую юность и ответить на несколько вопросов.

— Михаил Наумович, во время учебы в альма-матер Вы были хорошим студентом?

— Мне трудно об этом судить, но если учесть, что я одно время был председателем союза отличников, то, наверное, неплохим. Мне интересно было учиться. Я считаю, что в Казанском университете дают хорошее образование тем, кто хочет его получить. Когда у студента есть интерес к учебе, уже не имеет значения, где он учится – в Принстонском университете или в Казанском.

— Как Вы стали сотрудником факультета механики и аэрокосмической физики Принстонского университета?

— После окончания Казанского государственного университета я получил диплом «с отличием» и был направлен по распределению в Подмосковье, в электротехнический институт. Защитил кандидатскую,  потом докторскую, выпустил книгу. Однажды в журнале «Physics Today», который издает Американский институт физики, увидел сообщение о вакансии исследователя  в Принстонском университете. Думал, что поехал  в  Принстон на три года, в итоге уже около 20 лет там живу и работаю. Кроме того, в качестве приглашенного профессора я работал  в университетах Великобритании, Германии, Китая, России и Франции. Сотрудничество продолжается и в настоящее время.

— В Казани часто бываете?

— Раз в 3-4 года, но хотелось бы чаще. У меня здесь много хороших друзей. В прошлые мои визиты мне даже довелось прочитать несколько лекций студентам КФУ. Что касается  Казани, то она очень преобразилась за те годы, что я здесь не жил. И мне город очень нравится.

— Вернуться не планируете?

— Если бы можно было вернуться во времена моей студенческой  юности, я бы ни минуты не раздумывал, хотя Казань и не является моей родиной.

— А где, если не секрет, Вы родились?

— В Западной Украине.

— Как относитесь к ситуации, которая сложилась между Украиной и Россией?

— Мне больно, что такое происходит. Живя по другую сторону океана, я не имею права судить о том, кто прав, кто виноват.

— Чем Вам запомнились студенческие годы?

—  Я всегда с большой теплотой вспоминаю своих преподавателей и однокурсников, называть их не буду просто по той причине, чтобы никого не пропустить. Учился  я на кафедре теории относительности и гравитации, а дипломную работу делал в Казанском физико-техническом институте КазНЦ РАН. Очень светлые воспоминания у меня связаны с днями физика, велопоходами, работой в стройотрядах. Замечательное было время! Я до сих пор поддерживаю связь с друзьями, которых приобрел за годы учебы в Казанском университете.