Sprites: Горна атмосферна светкавица

Гръмотевични бури изпълват небето светлинипо-горе както и под облаците. От 1990 е имало експлозия на интерес към тези светила и проблясъци в небето. Те носят причудливи имена като спрайтове, елфи, гноми и други.

Тези преходни светлинни събития или TLE са подобни на мълниите. Точно както твърдата земя провежда електричество и привлича светкавици, така и йоносферата, слоят над стратосферата. Голям удар от мълния пуска нарастващ електромагнитен импулс (EMP), който възбужда тънкия въздух, докато не излъчва светлина.

Най-разпространеният TLE е спрайт - светкавица на червена светлина непосредствено над голяма гръмотевични бури. Спиритите се появяват на части от секундата след силни удари от мълния, извисяващи се нагоре до над 100 километра надморска височина. Дейвид Сентман от Университета на Аляска в Fairbanks ги нарече спрайтове като начин да говорят за тях, без да предполагат тяхната причина и механизъм.

Спратите са изобилни в Американския Среден Запад, където са обилни гръмотевични бури, но се съобщават на много други места. Началната страница на Sprite Watchers дава съвети как да ги търсите.

Детайлите са подробно снопове от светещи тенджери, които се разпространяват навън над и под централна ярка топка. Простите се наричат ​​моркови спрайтове. Големите грохоти могат да приличат на медузи или ангели. Понякога се появяват групи от „танцуващи“ спрайтове. Галерия от спрайтове, публикувани в Физика днес дава добра картина на тези мигащи създания.

Сините струи са конуси с тъмна синя светлина, които започват на около 15 км надморска височина и се издигат до около 45 км като бърз пушек. Те са доста редки. Те могат да бъдат свързани с тежки градушки в облаците под тях.

Сините струи са трудни за изследване от земята, като са на по-ниска надморска височина от притоците. Също така синята светлина не пътува във въздуха, както и червената, а високоскоростните камери са по-малко чувствителни към синята. Сините самолети са най-добре проучени от самолети, но тези полети са скъпи. Затова трябва да изчакаме да научим повече за сините струи.

Сини предястия са редки светкавици на малка надморска височина и точки, които не прерастват в сини струи. Забелязани за първи път през 1994 г. и описани на следващата година, стартерите могат да бъдат свързани със същите условия, които задействат сини струи.

Елфите са изключително кратки дискове с приглушена светлина (и радиочестоти с много ниска честота), които се появяват на около 100 км. Понякога се появяват с спрайтове, но обикновено не. Елфите бяха прогнозирани преди първо да бъдат наблюдавани през 1994г. Името означава "Емисии на светлина и VLF от източници на EMP."

Спраит ореоли са светлинни дискове, като елфите, но са по-малки и по-ниски, като започват на около 85 км и се придвижват надолу до 70 км. Те издържат около милисекунда и са последвани от спрайтове, които сякаш растат точно от дисковете им. Спритите ореоли се считат за начален етап на спратите.

Троловете (за преходен червен оптичен светещ линеамент) се появяват след особено силен спрайт, надолу в най-ниските тенджери близо до върховете на облака. Ранните записи им показаха като червени петна с бледи червени опашки, издигащи се много като сини струи. По-бързите камери показват, че троловете са бърза поредица от събития. Всяко събитие започва с червено сияние, което се оформя в спрайт тендър, след което се „източва“ надолу. Всяко следващо събитие започва по-високо, така че поредицата да изглежда като възходяща размазване в по-бавни видеоклипове. Това е типичен модел в науката: разглеждането на едно и също старо нещо с по-добри инструменти винаги разкрива нещо ново и неочаквано.

гноми са малки, много къси бели шипове на светлината, които сочат нагоре от върха на голяма гръмотевична обвивка наковалня отгоре, по-специално „куполът на преобличане“, причинен от силни повдигания, изтласкващи издигащия се влажен въздух малко над на наковалня. Те се появяват с ширина около 150 метра и височина около километър и продължават няколко микросекунди.

Pixies са толкова малки, че се появяват като точки, което ги прави по-малко от 100 m. Във видеото, което ги документира за първи път, те се появяват разпръснати по купола на надскачащата светкавица, мигащи на пръв поглед на случаен принцип. Пиксите и гномите изглеждат чисто бял цвят, като обикновена светкавица и не придружават удари от мълнии.

Тези събития бяха описани за първи път като "хибрид на синя струя и спрайт. Горната част прилича на спрайт, докато долната половина е подобна на струя. Тези събития визуално се простират от долните атмосфера до йоносферата на E-слоя на 100 км. Светлинната продължителност на тези събития варира между 200 ms до 400 ms, което е много по-дълго от това на типичните спрайтове. "

PS: TLE са още една улика за поведението на горната атмосфера и нейната роля в глобалната електрическа верига. Скорошен брой на бюлетина за атмосферната електрическа енергия представя стряскащ набор от изследвания в тази област. Състоянието на глобалната верига например е обещаващ начин за наблюдение на глобалното затопляне.

Проучването на светлините в горната атмосфера избутва възможностите на науката, особено на високоскоростното видео. Освен това има нужда от късмет и приятели на високи места - като обсерватории на планински връх.

Специални сайтове за гледане са необходими, за да видите спрайтове, тъй като те винаги се крият над гръмотевични бури. На полевата станция на река Юка, управлявана от FMA Research в северната част на Колорадо, наблюдателите на спрайтове могат да видят светкавици от бури На 1000 километра над Големите равнини. Подобна обсерватория има в пиренейския диапазон на Южна Франция. Други изследователи взимат самолетите за буря-джъмпер в бурното нощно небе, за да уловят неуловимите проблясъци.

Другата основна платформа за наблюдение е в орбита. Бяха направени важни проучвания от космическия совал, включително съдбоносния полет на Колумбия, който се разби при преместването през 2003 г. И вторият сателит на Тайван, пуснат през 2004 г., е посветен на това поле.

Ловът на спрайтове и техните братя и сестри също зависи от късметните почивки. Sprites за първи път са записани през 1989 г., когато някои учени от Университета на Минесота, чакащи да заснемат ракета, насочиха камерата към далечна гръмотевична буря. Един от тях провери окабеляването и фиксира хлабав кабел. Минути по-късно лентата хвана мига толкова кратко, че зае само два кадъра. Тези два кадъра видео пуснаха изцяло нов клон на науката за Земята.

На 22 юли 2000 г. Уолтър Лионс беше в Рика Юка, заснемайки видеоклип на огромен бурен комплекс „мезоскеле“, когато по-малка изолирана гръмотевична буря „свръхклетък“ се движеше на север, блокирайки гледката. Свръхклетките - типичните кумулонимбусови гръмотевични бури във формата на наковалня - не произвеждат спрайтове, но Лион остави камерите да се търкалят. За негова изненада записите показаха два нови вида светлини в горната част на суперклетката: гноми и пикси.

Лион все още търси нови светлини. В научната литература има описания на очевидци на светлини във високата атмосфера, датиращи от повече от век. Повечето отговарят на спрайтове и сини струи. Но мъчителна шепа описва ярки бели ивици, издигащи се прави и неразклонени от върховете на гръмотевична буря. Няколко снимки дават допълнителните подробности, че върховете на тези светлини сянка до синьо.

Някой ден ще ги заснемем на лента, ще анализираме техните спектри и ще им дадем име. Подобно на спрайтове, елфи и тролове, те винаги са били тук, но ние никога не сме имали очи да ги виждаме.

Ежегодните декемврийски срещи на Американския геофизичен съюз са обединения на тясно сплитската общност от 1994 г. По време на сесията през 2001 г. присъстващата група спря, за да си спомни покойния си приятел и наставник Джон Уинклер (1917–2001), геофизикът и колекционер на странни мълниеносни истории, насочил камерата към тази Минесота гръмотевична буря през 1989г. В същото време разговорите на европейско-африканска група и екип за лов на спрайтове от Тайван бяха доказателство за растежа на полето.

Всяка година носи напредък в изучаването на спратите и техните роднини. В началото на хилядолетието това научихме:

• Дейвид Сентман, човекът, който даде името на спрайтите, документира гравитационни вълни във високата атмосфера, причинена от спрайтове. В действителност, спрайтите „плискат“ енергия в йоносферата като плувец, който плава в басейн. Така те се присъединяват към метеори, изригвания, гръмотевични бури и земетресения като причини за йоносферни гравитационни вълни.
• Кампанията STEPS 2000 записва спрайтове, докато други наблюдатели откриват отличителни инфразвукови сигнали - бих ги нарекъл „спрайт гръм“. Уолтър Лионс подготви PDF документ по темата.
• Първите спрайтове бяха наблюдавани в Бразилия, голяма площадка за гръмотевична буря, използвайки инструментални балони и самолети.
• Спиритовата група на университета в Тохоку (очевидно несъществуваща от 2009 г.) търсела спрайтове през зимата, наблюдавайки бурите от студенофронтовите океани в близост до Япония. Тази метеорологична обстановка е доста различна от Големите равнини на Северна Америка, но там също се появяват спрайтове.
• И група от Националния университет Чен Кунг в Тайван наблюдава над континенталния Китай, както и над Тихия океан. Те бяха тези, които откриха гигантски сини струи.

Опитвам се да поддържам раздели на тази област всяка година и отчитах нови резултати от сесиите 2003 и 2004. Има още какво да видите в Sprites категория.

PS: Това атмосферно изследване е обвързано и с продължаващото проучване на обикновената мълния. Новите мрежи наблюдават светкавици с прекрасни детайли, давайки данни, които могат да дадат представа за силите, които предизвикват спрайтове. За всеки, който някога е гледал топлинна светкавица, скрита дълбоко във високите облаци, получените снимки са вълшебен поглед към нещо, което никога не е виждано досега.