Sprites: atmosfēras augšējais zibens

Pērkona negaiss piepilda debesis ar gaismasvirs kā arī zem mākoņiem. Kopš 1990 interese par šīm mirdzumiem un zibspuldzēm augstās debesīs ir notikusi. Viņiem ir dīvaini vārdi, piemēram, sprites, elfi, rūķi un citi.

Šie īslaicīgi gaismas notikumi vai TLE ir līdzīgi zibens. Tieši tāpat kā cietā zeme vada elektrību un piesaista zibens, tāpat notiek jonosfēra - slānis virs stratosfēras. Liels zibens spēriens palaiž pieaugošu elektromagnētisko impulsu (EMP), kas ierosina plānu gaisu, līdz tas izstaro gaismu.

Visizplatītākais TLE ir sprite - sarkanās gaismas zibspuldze tieši virs lielās pērkona negaiss. Gaismas rodas sekundes daļu pēc spēcīgiem zibens spērieniem, strauji kāpjot gandrīz 100 kilometru augstumā. Deivids Sentmans no Aļaskas Universitātes Fairbanks nosauca tos par spritiem kā veidu, kā par tiem runāt, neparedzot to cēloni un mehānismu.

Sprites ir daudz Amerikas vidusrietumos, kur bieži ir pērkona negaiss, taču par tiem ziņots daudzās citās vietās. Sprite Watchers mājas lapa sniedz padomus, kā tos meklēt.

Sīki izteikti ir spīdošu saišķu saišķi, kas izkliedēti uz āru virs un zem centrālās spilgtās bumbiņas. Vienkāršos tos sauc par burkānu spritiem. Lieli sprite kopas var līdzināties medūzām vai eņģeļiem. Dažreiz parādās "dejojošu" spritu grupas. Gadā publicētā sprites galerija Fizika šodien sniedz labu priekšstatu par šīm mirgojošajām būtnēm.

Zilas strūklas ir blāvi zilas gaismas konusi, kas sākas apmēram 15 km augstumā un paceļas līdz aptuveni 45 km līdz ātrai dūmu uzpūšanai. Viņi ir diezgan reti. Tās var būt saistītas ar smagu vētru vētras mākoņos zem tām.

Zilas strūklas ir grūti izpētīt no zemes, jo tās atrodas zemākā augstumā nekā sprites. Arī zilā gaisma nelaiž cauri gaisu, kā arī sarkana, un ātrgaitas kameras ir mazāk jutīgas pret zilu. Zilas strūklas vislabāk tiek izpētītas no lidmašīnām, taču šie lidojumi ir dārgi. Tāpēc mums jāgaida, lai uzzinātu vairāk par zilajām strūklām.

Zilie starteri ir reti zibspuldzes un punkti zemā augstumā, kas neaug zilās strūklās. Pirmoreiz pamanot 1994. gadā un aprakstot nākamo gadu, starteri var būt saistīti ar tiem pašiem apstākļiem, kas izraisa zilo strūklu.

Elfi ir ļoti īsi tuvās gaismas diski (un ļoti zemas frekvences radio emisijas), kas parādās aptuveni 100 km attālumā. Dažreiz tie parādās ar sprites, bet parasti nē. Elfi tika prognozēti, pirms tie pirmo reizi tika novēroti 1994. gadā. Nosaukums apzīmē "gaismas un VLF emisijas no EMP avotiem".

Sprite hali ir gaismas diski, piemēram, elfi, bet ir mazāki un zemāki, sākot no aptuveni 85 km un virzoties uz leju līdz 70 km. Tie ilgst apmēram milisekundi un seko spritiem, kas, šķiet, aug tieši no viņu diskiem. Tiek uzskatīts, ka sprite halogenāti ir sākotnējā sprites stadija.

Troļļi (pārejošai sarkanai optiskai gaismu līnijai) rodas pēc īpaši spēcīga sprite, zemākā stāvā pie mākoņu galotnēm. Sākotnējie ieraksti parādīja tos kā sarkanus plankumus ar vāji sarkanām astēm, kas līdzinās zilajām strūklām. Ātrākas kameras rāda, ka troļļi ir ātra notikumu sērija. Katrs notikums sākas ar sarkanu mirdzumu, kas veidojas sprite cīpslā, pēc tam "notek" uz leju. Katrs nākamais notikums sākas augstāk, tāpēc lēnākajos videoklipos sērija izskatās kā izplūduša. Šis ir tipisks modelis zinātnē: apskatot to pašu veco lietu ar labākiem instrumentiem, vienmēr tiek atklāts kaut kas jauns un negaidīts.

Rūķi ir mazi, ļoti īsi balti gaismas tapas, kas vērsti uz augšu no lielā pērkona mākoņa augšdaļas laktas augšdaļa, it īpaši "aizkritušais kupols", ko izraisa spēcīgu augšupvērsto virzienu celtais mitrais gaiss nedaudz virs lakta. Tie parādās apmēram 150 metrus plati un apmēram kilometru augsti, un tie ilgst dažas mikrosekundes.

Pixies ir tik mazi, ka tie parādās kā punkti, padarot tos mazāk nekā 100 m garu. Videoklipā, kas tos pirmo reizi dokumentēja, tie parādās izkaisīti pāri aizsega kupolam, šķietami nejauši mirgojot. Pixies un rūķi, šķiet, ir tīri baltā krāsā, tāpat kā parasts zibens, un tie nav pievienoti zibens spērieniem.

Šie notikumi vispirms tika aprakstīti kā "zilās strūklas un sprite hibrīds. Augšējā daļa atgādina sprītu, bet apakšējā puse ir strūklaina. Šie notikumi vizuāli aptver no apakšas atmosfēra līdz E slāņa jonosfērai 100 km attālumā. Šo notikumu gaismas ilgums svārstās no 200 ms līdz 400 ms, kas ir daudz ilgāk nekā tipiskajiem spritiem. "

PS: TLE ir vēl viens pavediens uz atmosfēras augšējās daļas izturēšanos un lomu pasaules elektriskajā ķēdē. Nesen publicētajā biļetenā par atmosfēras elektrību ir dots prātā pārdomāts pētījumu klāsts šajā jomā. Piemēram, globālās ķēdes stāvoklis ir daudzsološs veids, kā novērot globālo sasilšanu.

Gaismas izpēte atmosfēras augšējā daļā liek zinātnes iespējām, it īpaši ātrgaitas video. Tas prasa arī veiksmi un draugus augstās vietās, piemēram, kalnu virsotnēs.

Lai apskatītu sprites, ir vajadzīgas īpašas apskates vietas, jo tās vienmēr slēpjas virs negaisa. Yucca Ridge Field Station, ko vada FMA Research Kolorado ziemeļdaļā, sprite vērotāji var redzēt zibens no vētras 1000 kilometru attālumā pāri Lielajiem līdzenumiem. Līdzīga observatorija ir Pireneju areālā Francijas dienvidos. Citi pētnieki nestabilās nakts debesīs ņem negaisu lēkājošas lidmašīnas, lai notvertu nenotveramos zibspuldzes.

Otra galvenā novērošanas platforma atrodas orbītā. No kosmosa kuģa tika veikti svarīgi pētījumi, ieskaitot liktenīgo Kolumbijas lidojumu, kas avarēja atgriešanās laikā 2003. gadā. Un Taivānas otrais satelīts, kas tika palaists 2004. gadā, ir veltīts šai jomai.

Spriitu un viņu brāļu un māsu medības ir atkarīgas arī no veiksminieka pārtraukumiem. Spriti pirmo reizi tika ierakstīti 1989. gadā, kad daži Minesotas universitātes zinātnieki, gaidot raķetes palaišanas filmēšanu, norādīja kameru uz tālu negaisu. Viens no viņiem pārbaudīja elektroinstalāciju un piestiprināja vaļēju vadu. Pēc minūtēm lente iemirdzējās tik zibspuldzē, ka tā aizņēma tikai divus kadrus. Šie divi video kadri aizsāka pilnīgi jaunu Zemes zinātnes nozari.

2000. gada 22. jūlijā Valters Lions atradās Jučas gridā, fotografējot milzīga "mesoscale" vētras kompleksa video, kad mazāks izolēts "superšūnas" negaiss dreifēja ziemeļu virzienā, bloķējot skatu. Superšūnas - tipiskas laktas formas pērkona negaisa formas - nerada sprites, bet Lionas ļauj kamerām ripot. Viņam par pārsteigumu, ieraksti parādīja divu jaunu veidu gaismu superšūnas augšpusē: rūķi un pikseļi.

Liona joprojām meklē jaunus lukturus. Zinātniskajā literatūrā ir aculiecinieku apraksti par gaismu, kas atmosfērā valda vairāk nekā gadsimtu. Lielākā daļa atbilst spritiem un zilajām strūklām. Bet satraucošā sauja apraksta spilgti baltas svītras, kas taisni paceļas un nav atzarojušās no negaisa galotnēm. Daži fotoattēli sniedz sīkāku informāciju par to, ka šo lukturu augšdaļas nokrāsa ir zila.

Kādu dienu mēs tos uzņemsim lentē, analizēsim to spektrus un piešķirsim viņiem vārdu. Tāpat kā spriti, elfi un troļļi, viņi vienmēr ir bijuši šeit, bet mums nekad nebija acis redzēt viņus.

Amerikas Ģeofiziskās savienības ikgadējās decembra sanāksmes kopš 1994. gada ir cieši sasaistītās sprite kopienas atkalapvienošanās. 2001. gada sesijā apmeklētā grupa apstājās, lai atcerētos savu vēlo draugu un mentoru Džonu Vinkleru (1917–2001), ģeofiziķis un nepāra zibens stāstu kolekcionārs, kurš norādīja kameru uz Minesotu pērkona negaiss 1989. gadā. Tajā pašā laikā Eiropas un Āfrikas grupas un sprite medību komandas sarunas no Taivānas bija lauka izaugsmes pierādījums.

Katrs gads dod priekšroku spritiešu un viņu tuvinieku izpētē. Tūkstošgades mijā mēs to mācījāmies:

• Deivids Sentmens, cilvēks, kurš deva spritiem viņu vārdu, dokumentēja gravitācijas viļņus spiritu izraisītajā augstajā atmosfērā. Faktiski sprites enerģiju "izspiež" jonosfērā kā peldētājs, ielaižoties baseinā. Tādējādi viņi pievienojas meteoriem, izvirdumiem, pērkona negaisiem un zemestrīcēm kā jonosfēras gravitācijas viļņu cēloņiem.
• STEPS 2000 kampaņā tika reģistrēti spriti, jo citi novērotāji atklāja atšķirīgus infraskaņas signālus - es tos saucu par “sprite pērkonu”. Valters Lions sagatavoja PDF dokumentu par šo tēmu.
• Pirmie spriti tika novēroti Brazīlijā, galvenajā negaisa rotaļu laukumā, izmantojot instrumentētus balonus un lidmašīnas.
• Tohoku universitātes sprite grupa (acīmredzami novecojusi kopš 2009. gada) ziemā meklēja spritus, novērojot aukstuma frontes vētru okeānā netālu no Japānas. Šis meteoroloģiskais apstāklis ​​ir diezgan atšķirīgs no Ziemeļamerikas Lielajiem līdzenumiem, taču tur parādās arī spriti.
• Un grupa Taivānas Nacionālajā Cheng Kung universitātē novēro pār kontinentālo Ķīnu, kā arī Kluso okeānu. Viņi bija tie, kas atklāja gigantiskas zilas strūklas.

Es cenšos katru gadu sekot līdzi šai jomai, un esmu ziņojis par jauniem rezultātiem no 2003. un 2004. gada sesijām. Tur ir arī vairāk ko redzēt Sprites kategorija.

PS: Šis atmosfēras pētījums ir saistīts arī ar notiekošo parasto zibens pētījumu. Jauni tīkli brīnišķīgi detalizēti novēro zibens, iegūstot datus, kas var sniegt ieskatu spēkos, kas izraisa spritu. Ikvienam, kurš jebkad ir skatījies karstuma zibens, kas paslēpts dziļi augstos mākoņos, iegūtie attēli ir maģisks ieskats kaut ko vēl neredzētu.