Спрашивайте-отвечаем

ТАЙНА ПЕТРОЗАВОДСКОГО ФЕНОМЕНА

"Раскрыта ли тайна петрозаводского феномена - яркой "звезды", вспыхнувшей над городом в прошлом году? - пишет нам инженер А. Петровичев из Мурманска. - Многие из тех, кто наблюдал само явление или слышал о нем, относят его к проявлению активности инопланетных пришельцев, летающих на неких таинственных космических кораблях".

В редакцию пришло не одно письмо такого рода. Вопросы наших читателей мы передали д-ру хим. наук М. ДМИТРИЕВУ, который занимался изучением природы этого любопытного явления. Помещаем ответ ученого.


Около 4 часов утра 20 сентября 1977 г. в районе Петрозаводска на темном небосклоне ярко вспыхнула огромная "звезда", импульсивно посылавшая на землю снопы света. Светящаяся область передвинулась к городу, как бы зависнув над ним и осыпая местность множеством лучевых струй, производивших впечатление проливного дождя. Затем "звезда" переместилась в сторону Онежского озера и постепенно рассеялась. Интенсивное свечение продолжалось более 20 мин. В это время в воздухе резко запахло озоном.

Как объяснить петрозаводский феномен? Уж не летающая ли тарелка повисла над городом? Многие поспешно поверили в это. Но в ту ночь произошло хемилюминесцентное свечение атмосферы - явление, хорошо известное науке. Оно вызывается химическими реакциями постоянно присутствующих в воздухе молекул озона, окислов азота и углеводородов, атомов и ионов кислорода и азота, а также некоторых других частиц.

Обычно интенсивность такого свечения незначительна и визуально оно незаметно. Но иногда происходит резкое повышение концентраций названных частиц, причем оно сопровождается испусканием сравнительно яркого света, более заметного в ночное время.

Для возникновения явлений типа петрозаводского феномена (а они не так уж редки) необходимо сочетание определенных условий. Одно из них - прорыв в тропосферу стратосферного озона. Его концентрация в приземном слое атмосферы повышается при этом в 100 и более раз и сохраняется на высоком уровне иногда несколько часов.

Другое условие - укрупнение азотсодержащих фотохимических аэрозолей, образующихся в стратосфере под действием Солнца и космических лучей. В результате аэрозоли опускаются из стратосферы вниз, в тропосферу. С понижением высоты под действием тепла происходит их ускоренное таяние и хемилюминесцирующие вещества переходят из твердой фазы в газовую. Это быстро повышает концентрацию реагентов и, соответственно, скорость их химического взаимодействия. Именно тогда наиболее вероятно возникновение интенсивного свечения.

При обработке результатов наблюдений петрозаводского феномена удалось установить, что интенсивность излучения в основной области достигала 15 кал/см2-мин. Такую величину могут дать вполне достижимые концентрации хемилюминесцирующих веществ, а именно 50 мг/м3 озона и 25 мг/м3 окиси азота.

В различных частях светящейся области преобладающие частицы были разными, их концентрации также существенно различались. Это и явилось причиной возникновения снопов света и цветных лучевых струй. Яркие импульсивные снопы были вспышками света, вырывающимися из зоны реакции при взрывах возникших там шаровых молний. Лучевые струи представляли собой потоки хемилюминесцирующих веществ, исходящих из центральной зоны. В зависимости от реагирующих частиц свет в таких случаях может иметь длину волны 430 нм (индиго-синий цвет ультрамарина), 500 нм (голубой цвет берлинской лазури), 600 нм (оранжевый цвет сурика).

Перемещение воздушных масс в светящейся области и их вертикальное перетекание создало своего рода промоину с преобладанием двуокиси азота и атомов кислорода, что обусловило ярко-красное свечение в ее центре. Относительно равномерное содержание веществ вокруг промоины привело к сочетанию излучений с разными длинами волн, и периферия выглядела белой.

"Звезда" оставляла за собой не столь сильно светящийся след, что было вызвано присутствием в нем тех же веществ, что и в основной области. Рассеяние следа привело к появлению резкого запаха озона. По мере рассеяния и расходования реагирующих веществ интенсивность лучевого свечения постепенно уменьшалась.

Однако непосредственно над городом интенсивность хемилюминесценции несколько возросла. Причиной тому послужило, видимо, повышение концентрации окислов азота за счет местного загрязнения атмосферы. Это и вызвало зависание светящейся области именно над городом.

Столь определенные выводы можно сделать потому, что механизм явления изучен хорошо, есть детально разработанная теория, позволяющая делать расчеты. В немалой степени это заслуга лаборатории физико-химических и радиологических исследований Института общей и коммунальной гигиены АМН СССР.

Кстати, эффект хемилюминесценции используется во многих приборах. Так, если в струю взятого для пробы воздуха вводить озон, то по интенсивности свечения можно определить содержание в атмосфере основных загрязнителей - окиси и двуокиси азота. Если же в струю воздуха вводить этилен, то свечение позволит установить присутствие фотохимического смога. На таком же принципе основано действие портативного прибора весом не более 1 кг для измерения концентрации озона. Кроме того, по спектру и интенсивности слабого излучения загрязненного воздуха можно измерить степень его токсичности и определить состав попавших в него загрязнителей. Тот же эффект применяют и для оценки качества систем кондиционирования воздуха.

Обращая внимание читателей, интересующихся природой петрозаводского феномена, на эту прозаическую, но очень важную сторону дела, хочу подчеркнуть: знание законов хемилюминесценции и умение применять основанные на них приборы принесло бы гораздо больше пользы, нежели беспочвенное фантазирование на тему о космических пришельцах.


Шесть рисунков показывают стадии развития петрозаводского феномена.

а) Вспыхнувшая "звезда" состояла из двух светящихся областей - ярко-белой центральной части 1 и менее яркой голубоватой оболочки 2, внутри которой можно было различить структуру в виде тонких светящихся нитей. Из центральной части спорадически вырывались разноцветные снопы света 3, напоминавшие лучи прожекторов.

б) "Звезда" направляется к Петрозаводску, излучение ее пульсирует. Главная часть 1 несколько сместилась от центра всей светящейся области и приобрела неправильную форму. Сектора "звезды" стали преобразовываться в лепестки 4, которые постепенно начали как бы пересекаться между собой. Их цвет в основном голубых оттенков, несколько отличающихся друг от друга. Хорошо заметен след 5, также светящийся. Центральная часть становится ярко-желтой. Из "звезды" по-прежнему вырываются снопы света 3.

в) Достигнув города, "звезда" трансформируется в "медузу". По ходу движения оболочка перед центральной частью 1 исчезает совсем. Лепестки превращаются в лучевые струи 6. Скорость движения "медузы" резко уменьшается, пока она не останавливается совсем. След ее постепенно рассеивается и на время исчезает.

г) Основания лучевых струй 6 перемещаются по центральной части таким образом, что их другие концы поворачиваются на 90°. В результате все они опускаются перпендикулярно к поверх ности земли, их количество растет, создавая иллюзию сильного ливня. Интенсивность свечения резко нарастает, вся "звезда" как бы все более и более разгорается.

д) Лучевые струи постепенно иссякают и рассеиваются. Цвет центральной светящейся зоны 1 приобретает зеленоватый оттенок. Вокруг нее снова возникают оболочки - ярко-синяя 7 и голубая 8, в них формируются светящиеся зоны 9. "Медуза" преобразуется в огромную полусферу, причем у ее нижней кромки возникали ярко-красные глазки 10. Центральная зона 1 внезапно угасает. Казалось, что она вообще вылетела и довольно быстро удалилась. Объект возобновляет свое движение в сторону Онежского озера, опять появляется слабо светящийся голубоватый след 5.

е) Движение объекта вновь замедляется, после чего его основание 11 начинает приобретать красноватый оттенок. В полусфере образуется промоина 12, вокруг нее начинают появляться небольшие темные зоны 13. Их количество возрастает, а размеры увеличиваются. От полусферы начинают отделяться более крупные, но менее яркие зоны 14. Объект постепенно рассеивается, промоина угасает, хотя еще в течение нескольких минут хорошо заметны пульсирующие блики на освещенных краях облаков.


Что читать о хемилюминесценции

1. Дмитриев М. Т. Собственное излучение свежего воздуха. "Природа", 1977, № 7.

2. Дмитриев М. Т. Хемилюминесцентное определение окислов азота в атмосферном воздухе. "Гигиена и санитария", 1976, №2.

3. Дмитриев М. Т., Осечкин В. В., Прибытков Л. Д. Портативный хемилюминесцентный анализатор озона в атмосферном воздухе. "Гигиена и санитария", 1975, № 8.

("Техника и наука", 1978, № 9, стр. 34-35)

Назад