Sprites: fulgerul atmosferic superior

Furtunile umplu cerul cu luminide mai sus precum și sub nori. De cand 1990 a avut loc o explozie de interes pentru aceste străluciri și licăriri pe cerul înalt. Poartă nume capricioase precum spritii, elfii, gnomii și multe altele.

Aceste evenimente luminoase tranzitorii sau TLE sunt similare cu fulgerele. La fel cum pământul solid conduce electricitatea și atrage fulgerul, la fel și ionosfera, stratul de deasupra stratosferei. Un fulger mare lansează un impuls electromagnetic în creștere (EMP) care excită aerul subțire până când emite lumină.

Cel mai comun TLE este spritul - un flash de lumină roșie direct peste mare furtuni. Spritii apar o fracțiune de secundă după lovituri puternice de trăsnet, crescând până la o altitudine de aproape 100 de kilometri. David Sentman de la Universitatea Alaska de la Fairbanks i-a numit spriti ca o modalitate de a vorbi despre ei fără a presupune cauza și mecanismul lor.

Spriturile sunt abundente în Midwest-ul american, unde furtunile mari sunt frecvente, dar sunt raportate în multe alte locuri. Pagina de pornire a Sprite Watchers oferă sfaturi despre cum să le cauți.

Spriturile în detaliu sunt mănunchiuri de pene luminoase care se răspândesc spre exterior și sub o bilă centrală strălucitoare. Cele simple se numesc sprituri de morcovi. Ciorchinii mari de sprit pot semăna cu meduze sau îngeri. Uneori apar grupuri de sprituri „dansatoare”. O galerie de sprituri publicată în Fizica de azi oferă o imagine bună a acestor creaturi intermitente.

Jeturile albastre sunt conuri de lumină albastră slabă care încep în jurul a 15 km altitudine și se ridică la aproximativ 45 km ca un puf de fum rapid. Sunt destul de rare. Pot fi asociate cu furtuni de grindină puternică în norii de sub ele.

Jeturile albastre sunt greu de studiat de la sol, fiind la altitudini mai mici decât spritele. De asemenea, lumina albastră nu circulă prin aer, precum și roșu, iar camerele de mare viteză sunt mai puțin sensibile la albastru. Jeturile albastre sunt cel mai bine studiate de la aeronave, dar aceste zboruri sunt costisitoare. Deci trebuie să așteptăm să aflăm mai multe despre jeturi albastre.

Starter albastru sunt rare sclipiri și puncte care nu cresc în jeturi albastre. Văzute pentru prima dată în 1994 și descrise anul următor, starterele pot fi legate de aceleași condiții care declanșează jeturi albastre.

Elfii sunt discuri extrem de scurte de lumină slabă (și emisii radio cu frecvențe foarte mici) care apar la aproximativ 100 km. Uneori apar cu sprituri, dar de obicei nu. Elfii au fost anticipați înainte de a fi observați pentru prima dată în 1994. Numele înseamnă "Emisiile de lumină și VLF de la sursele EMP."

Sprite haloes sunt discuri de lumină, precum elfii, dar sunt mai mici și mai mici, începând cu aproximativ 85 km și se deplasează până la 70 km. Acestea durează aproximativ o milisecundă și sunt urmate de sprituri, care par să crească chiar de pe discurile lor. Se consideră că haloii Sprite sunt o etapă inițială a spriturilor.

Troll-urile (pentru linia luminoasă optică roșie tranzitorie) apar după un sprite deosebit de puternic, în jos în tendințele cele mai joase din apropierea vârfurilor norului. Înregistrările timpurii le arătau ca niște pete roșii, cu cozi roșii slabe, care se ridicau la fel ca jeturile albastre. Camerele mai rapide arată că trolii reprezintă o serie rapidă de evenimente. Fiecare eveniment începe cu o strălucire roșie, care se formează într-un fir de sprit, apoi „se scurge” în jos. Fiecare eveniment urmează începe mai sus, astfel încât seria să arate ca o încețoșare ascendentă în videoclipuri mai lente. Acesta este un model tipic în știință: a privi același lucru vechi cu instrumente mai bune dezvăluie întotdeauna ceva nou și neașteptat.

gnomi sunt niște vârfuri albe mici, foarte scurte de lumină, care se îndreaptă în sus din vârful unui tunet mare vârf de nicovală, în special „cupola de depășire” provocată, deoarece actualizările puternice împing aerul umed ușor deasupra nicovală. Apar aproximativ 150 de metri lățime și aproximativ un kilometru înălțime și durează câteva microsecunde.

Pixies sunt atât de mici încât apar ca puncte, ceea ce le face mai puțin de 100 m. În videoclipul care le-a documentat pentru prima dată, acestea apar împrăștiate pe cupola suprasolicitării, clipind aparent la întâmplare. Pixies-urile și gnomele par a fi o culoare albă pură, ca fulgerul obișnuit și nu însoțesc lovituri de trăsnet.

Aceste evenimente au fost descrise pentru prima dată drept „un hibrid de jet albastru și sprite. Partea superioară seamănă cu un sprite, în timp ce jumătatea inferioară este asemănătoare cu jet. Aceste evenimente se extind vizual din partea inferioară atmosfera până la ionosfera stratului E la 100 km. Durata luminoasă a acestor evenimente este cuprinsă între 200 ms și 400 ms, care este mult mai lungă decât cea a spriturilor tipice. "

PS: TLE-urile sunt încă un indiciu asupra comportamentului atmosferei superioare și a rolului său în circuitul electric global. Un număr recent al Buletinului informatic privind energia electrică atmosferică prezintă o gamă de cercetări incomodă în acest domeniu. Starea circuitului global, de exemplu, este o modalitate promițătoare de a monitoriza încălzirea globală.

Studiul luminilor din atmosfera superioară împinge capacitățile științei, în special video-ul de mare viteză. Este nevoie, de asemenea, de noroc și prieteni în locuri înalte - cum ar fi observatoarele de munte.

Site-urile speciale de vizualizare sunt necesare pentru a vedea spriturile, deoarece acestea se ascund întotdeauna peste furtuni. La Yucca Ridge Field Station, condusă de FMA Research din nordul Colorado, sprite-observatori pot vedea fulgere de la furtuni La 1.000 de kilometri distanță peste Marii Câmpii. Un observator similar se află în zona Pirinei din sudul Franței. Alți cercetători iau avioane cu furtună în cerul turbulent nocturn pentru a surprinde sclipirile evazive.

Cealaltă platformă de observare majoră este pe orbită. Cercetări importante au fost făcute de la naveta spațială, inclusiv zborul fatidic al Columbia care s-a prăbușit în timpul reintrării în 2003. Iar cel de-al doilea satelit din Taiwan, lansat în 2004, este dedicat acestui domeniu.

Vânătoarea pentru spriți și frații lor a depins, de asemenea, de pauze norocoase. Spritele au fost înregistrate pentru prima dată în 1989, când unii oameni de știință de la Universitatea din Minnesota, care așteptau să filmeze o lansare a rachetelor, au arătat camera spre o furtună îndepărtată. Unul dintre ei a verificat cablarea și a fixat un cablu liber. Minute mai târziu, banda a prins un bliț atât de scurt încât a ocupat doar două cadre. Aceste două cadre video au lansat o ramură complet nouă a științei Pământului.

Pe 22 iulie 2000, Walter Lyons se afla la Yucca Ridge, filmând un imens complex de furtună "mesoscal", când o furtună "supercell" izolată mai mică a plutit spre nord, blocând vederea. Supercelele - furtunile cumulonimbus în formă de nicovală tipice - nu produc sprituri, dar Lyons lasă camerele să se rostogolească. Spre surprinderea sa, înregistrările au arătat două tipuri de lumini noi în vârful supercelului: gnomi și pixie.

Lyons încă caută lumini noi. Literatura științifică are descrieri ale martorilor oculari ai luminilor din atmosfera înaltă care datează de mai bine de un secol. Majoritatea corespund spriturilor și jeturilor albastre. Dar o mână tentantă descrie șuvițe albe strălucitoare care se ridică drept și de neegalat din vârfurile furtunii. Câteva fotografii oferă detalii suplimentare că vârfurile acestor lumini nuanțează la albastru.

Într-o zi, le vom capta pe bandă, le vom analiza spectrele și le vom da un nume. La fel ca spritii, elfii și trolii, ei au fost întotdeauna aici, dar nu am avut niciodată ochi cu care să îi vedem.

Întâlnirile anuale din decembrie ale Uniunii Geofizice Americane au fost reuniuni ale comunității de sprite strânse din 1994. La sesiunea din 2001, grupul care a participat s-a oprit pentru a-și aminti de regretatul lor prieten și mentor John Winckler (1917–2001), geofizicianul și colecționarul de povești ciudate de fulgere care au arătat camera spre acel Minnesota furtuna din 1989. În același timp, discuțiile unui grup european-african și a unei echipe de vânătoare de sprite din Taiwan au fost o dovadă a creșterii câmpului.

În fiecare an aduce progrese în studiul spritilor și al rudelor lor. La sfârșitul mileniului, asta învățam:

• David Sentman, omul care a dat numele spritilor, a documentat valuri de gravitație în atmosfera ridicată provocată de spriti. De fapt, spritii „stropesc” energia în ionosferă ca un înotător care intră într-un bazin. Astfel, ei se alătură meteorilor, erupțiilor, furtunilor și cutremurelor cauze ale undelor gravitaționale ionosferice.
• Campania STEPS 2000 a înregistrat sprituri, în timp ce alți observatori au detectat semnale de infrasunet distinctiv - i-aș numi pe acești „tunete de sprit”. Walter Lyons a pregătit un document PDF pe această temă.
• Primii spriti au fost observați în Brazilia, un teren de joacă important cu furtună, folosind baloane și avioane instrumentate.
• Grupul de sprite al Universității Tohoku (aparent defunct din 2009) a căutat sprituri în timpul iernii, monitorizând furtunile din fața rece din ocean, în apropierea Japoniei. Acest cadru meteorologic este destul de diferit de Marile Câmpii din America de Nord, dar și acolo apar și sprituri.
• Și un grup de la Universitatea Națională Cheng Kung din Taiwan observă în China continentală, precum și în Pacific. Ei au fost cei care au descoperit jeturi albastre gigantice.

Încerc să păstrez filele pe acest domeniu în fiecare an și am raportat rezultate noi din sesiunile 2003 și 2004. Există, de asemenea, mai multe pentru a vedea în Sprites categorie.

PS: Această cercetare atmosferică este legată și de studiul continuu al fulgerului obișnuit. Noile rețele observă fulgerul în detalii minunate, oferind date care pot oferi o perspectivă asupra forțelor care provoacă spriturile. Pentru oricine a urmărit vreodată un trăsnet de căldură ascuns în adâncuri în nori înalte, imaginile rezultate sunt o privire magică asupra a ceva văzut niciodată.