Спрайты: верхняя атмосферная молния

Грозы наполняют небо огнинад а также под облаками. поскольку 1990 Там был взрыв интереса к этим свечениям и вспышкам в высоком небе. Они носят причудливые имена, такие как спрайты, эльфы, гномы и так далее.

Эти переходные световые события или TLE похожи на молнии. Так же, как твердая земля проводит электричество и притягивает молнии, и ионосфера, слой над стратосферой. Большой удар молнии запускает нарастающий электромагнитный импульс (ЭМИ), который возбуждает разреженный воздух, пока он не излучает свет.

Наиболее распространенным TLE является спрайт - вспышка красного света прямо над большим гроз. Спрайты возникают за доли секунды после сильных ударов молнии, взлетающих вверх на высоту почти 100 километров. Дэвид Сентман из Университета Аляски в Фэрбенксе назвал их спрайтами как способ говорить о них, не предполагая их причину и механизм.

Спрайтов в изобилии на американском Среднем Западе, где распространены сильные грозы, но о них сообщается во многих других местах. На домашней странице Sprite Watchers даются советы о том, как их искать.

Спрайты в деталях - это пучки светящихся усиков, которые распространяются наружу выше и ниже центрального яркого шара. Простые называются морковными спрайтами. Большие скопления спрайтов могут напоминать медуз или ангелов. Группы "танцующих" спрайтов иногда появляются. Галерея спрайтов опубликована в Физика сегодня дает хорошее представление об этих мигающих существ.

Синие струи - это конусы тусклого синего света, которые начинаются на высоте около 15 км и поднимаются примерно до 45 км, словно клуб дыма. Они довольно редки. Они могут быть связаны с сильным градом в облаках под ними.

Синие струи трудно изучать с земли, находясь на более низких высотах, чем спрайты. Кроме того, синий свет не распространяется по воздуху так же хорошо, как красный, а высокоскоростные камеры менее чувствительны к синему. Синие самолеты лучше всего изучать с самолетов, но эти полеты стоят дорого. Поэтому мы должны подождать, чтобы узнать больше о синих самолетах.

Голубые закуски редкие вспышки и точки на малых высотах, которые не превращаются в синие струи. Впервые увиденный в 1994 году и описанный в следующем году, стартеры могут быть связаны с теми же условиями, которые вызывают голубые струи.

Эльфы - чрезвычайно короткие диски тусклого света (и очень низкочастотного радиоизлучения), которые появляются на расстоянии около 100 км. Иногда они появляются со спрайтами, но обычно нет. Эльфы были предсказаны до того, как их впервые наблюдали в 1994 году. Название расшифровывается как «Излучение света и VLF от источников EMP».

Спрайт гало это диски света, похожие на эльфов, но они все меньше и меньше, начинаются примерно с 85 км и спускаются до 70 км. Они длятся около миллисекунды и сопровождаются спрайтами, которые, кажется, растут прямо с их дисков. Ореолы спрайтов считаются начальной стадией спрайтов.

Тролли (для переходных красных оптических световых линеаментов) появляются после особенно сильного спрайта вниз в самых нижних усиках около вершин облаков. Ранние записи показали их как красные пятна со слабыми красными хвостами, очень похожие на синие струи. Более быстрые камеры показывают троллей как быструю серию событий. Каждое событие начинается с красного свечения, которое образуется в усике спрайта, а затем «стекает» вниз. Каждое последующее событие начинается все выше, поэтому в медленных видеороликах серия выглядит как размытие вверх. Это типичный образец в науке: взгляд на одну и ту же вещь с лучшими инструментами всегда открывает что-то новое и неожиданное.

Гномы маленькие, очень короткие белые лучи света, направленные вверх от вершины большого грозового облака верхняя часть наковальни, в частности «купол перерегулирования», вызванный тем, что сильные восходящие потоки толкают поднимающийся влажный воздух немного выше наковальня. Они появляются около 150 метров в ширину и около километра в высоту, и они длятся несколько микросекунд.

Pixies они настолько малы, что выглядят как точки, их ширина составляет менее 100 метров. В видео, в котором они впервые были задокументированы, они видны разбросанными по всему куполу, как бы случайным образом мигая. Пикси и гномы выглядят чисто белого цвета, как обычная молния, и они не сопровождают ударов молнии.

Эти события были впервые описаны как «гибрид синей струи и спрайта». Верхняя часть напоминает спрайт, а нижняя - струйная. Эти события визуально охватывают нижнюю атмосфера до ионосферы слоя Е на 100 км. Длительность свечения этих событий составляет от 200 мс до 400 мс, что намного больше, чем у типичных спрайтов ».

PS: TLE - еще один ключ к поведению верхней атмосферы и ее роли в глобальной электрической цепи. Недавний выпуск Информационного бюллетеня по атмосферному электричеству представляет ошеломляющий спектр исследований в этой области. Например, состояние глобальной цепи является перспективным способом мониторинга глобального потепления.

Исследование света в верхних слоях атмосферы расширяет возможности науки, особенно высокоскоростного видео. Это также требует удачи и друзей в высоких местах - как обсерватории на вершине горы.

Для просмотра спрайтов нужны специальные сайты, так как они всегда прячутся над грозами. На полевой станции Юкка-Ридж, управляемой FMA Research в северном Колорадо, наблюдатели за спрайтами могут видеть молнию с штормы 1000 километров над Великими равнинами. Подобная обсерватория находится в Пиренейских горах на юге Франции. Другие исследователи доставляют самолеты прыгунов в штормовые ночные небеса, чтобы запечатлеть неуловимые вспышки.

Другая главная наблюдательная платформа находится на орбите. Важные исследования были проведены с космического корабля "Шаттл", включая роковой полет Колумбии, потерпевшего крушение во время возвращения в 2003 году. И второй тайваньский спутник, запущенный в 2004 году, посвящен этой области.

Охота на спрайтов и их братьев и сестер также зависела от счастливых перерывов. Спрайты были впервые зарегистрированы в 1989 году, когда некоторые ученые из Университета Миннесоты, ожидающие съемки ракеты, направили камеру на далекую грозу. Один из них проверил проводку и закрепил свободный шнур. Через несколько минут лента поймала такую ​​короткую вспышку, что заняла всего два кадра. Эти два кадра видео открыли новую ветвь науки о Земле.

22 июля 2000 года Уолтер Лайонс находился в Юкка-Ридж, снимая видео огромного «мезомасштабного» штормового комплекса, когда небольшая изолированная гроза «суперячейка» дрейфовала на север, блокируя обзор. Суперячейки - типичные кучево-дождевые грозы в форме наковальни - не производят спрайтов, но Лион позволяет камерам вращаться. К его удивлению, записи показали два новых вида света в верхней части суперячейки: гномы и феи.

Лион все еще ищет новые огни. В научной литературе есть описания очевидцев света в высокой атмосфере, датируемые более века назад. Большинство соответствуют спрайтам и синим самолетам. Но дразнящая горстка описывает яркие белые полосы, поднимающиеся прямо и не разветвляющиеся от вершин грозы. Несколько фотографий дают дополнительную информацию о том, что верхушки этих фонарей окрашены в синий цвет.

Когда-нибудь мы запишем их на пленку, проанализируем их спектры и дадим им имя. Подобно спрайтам, эльфам и троллям, они всегда были здесь, но у нас никогда не было глаз, чтобы увидеть их.

Ежегодные декабрьские встречи Американского геофизического союза были воссоединением сплоченного сообщества спрайтов с 1994 года. На сессии 2001 года присутствующая группа остановилась, чтобы вспомнить своего покойного друга и наставника Джона Винклера (1917–2001), геофизик и коллекционер странных молниеносных историй, которые направили камеру на эту Миннесоту гроза в 1989 году. В то же время переговоры европейско-африканской группы и команды по поиску спрайтов из Тайваня стали доказательством роста отрасли.

Каждый год приносит успехи в изучении спрайтов и их родственников. На рубеже тысячелетий мы узнали следующее:

• Дэвид Сентман, человек, назвавший спрайтов своим именем, задокументировал гравитационные волны в высокой атмосфере, вызванные спрайтами. По сути, спрайты «плещут» энергию в ионосферу, как пловец, падающий в бассейн. Таким образом, они присоединяются к метеорам, извержениям, грозам и землетрясениям в качестве причин ионосферных гравитационных волн.
• Кампания STEPS 2000 зарегистрировала спрайты, поскольку другие наблюдатели обнаружили отличительные инфразвуковые сигналы - я бы назвал их «гром спрайта». Уолтер Лайонс подготовил PDF документ на эту тему.
• Первые спрайты были замечены в Бразилии, крупной грозовой игровой площадке с использованием инструментальных воздушных шаров и самолетов.
• Группа спрайтов Университета Тохоку (очевидно, не существовавшая с 2009 года) искала спрайтов зимой, отслеживая штормы холодного фронта в океане вблизи Японии. Эта метеорологическая обстановка сильно отличается от Великих равнин Северной Америки, но там также появляются спрайты.
• И группа из Национального университета Ченг Кунг в Тайване наблюдает за материковым Китаем, а также за Тихим океаном. Именно они обнаружили гигантские голубые струи.

Я стараюсь следить за этим полем каждый год, и я сообщил о новых результатах сессий 2003 и 2004 годов. Есть также больше, чтобы увидеть в Спрайты категория.

PS: Это атмосферное исследование также связано с постоянным изучением обычной молнии. Новые сети наблюдают за молнией в мельчайших деталях, получая данные, которые могут дать представление о силах, которые вызывают спрайты. Для любого, кто когда-либо наблюдал тепловую молнию, скрытую глубоко в высоких облаках, получающиеся изображения - волшебное представление о чем-то, чего никогда раньше не видели.