寻找太空中神秘的巨型闪电

作者:狗格格/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-04-12

雷雨是自然界中最壮观的景象之一,但我们站在地球表面看到的只是小小一隅。

寻找太空中神秘的巨型闪电

图ESA/NASA

在地球的高层大气中出现了一些奇怪的现象。

而数日前发射到国际空间站的大气空间相互作用监测器(ASIM)将对雷暴上空发生的电现象进行追踪观察。

Sky lab太空实验室

国际空间站在距地球400多公里的高空中运行,为观察地球复杂的天气系统提供了完美的视角。

当闪电向下坠落时,云层上方会出现一种特别的现象——中高层大气闪电,又称为瞬态发光事件(TLEs),该现象于1989年首次被发现。

明尼苏达大学教授John R Winckler在火箭发射前测试摄像机时,发现有两幅画面显示其远处的暴风云上方存在明亮的光柱。

寻找太空中神秘的巨型闪电

图OTD/LIS, NASA马歇尔太空飞行中心

ASIM的科学家Torsten Neubert表示,这一发现对当时的科学家来说相当震撼。

“为什么此前我竟然不知道这一现象的存在?至少飞行员应该见过,”来自丹麦技术大学的一位物理学家说道。

在瞬态发光事件被正式拍到之前,目击者都将其描述为“火箭闪电”、“向上飞的闪电”。

后来因为这种现象的短暂与神秘性,这种现象又得了“红色精灵”与“淘气精灵”的名字。

虽然这些昵称听起来小巧可爱,但TLEs“体型”巨大,足以在大气层中延绵数十公里。

寻找太空中神秘的巨型闪电

红色精灵、淘气精灵、蓝色喷流

为什么会出现这些现象?

“TLEs现象和闪电不太一样,”Neubert说,“这是一种向上传播的电场脉冲。对于红色精灵而言,是因为大气变薄时磁场放电所产生的。”

云层向地表打下一次强力雷击的数秒之后,就会出现“红色精灵”的现象。

而“淘气精灵”,则是由雷击产生的电磁脉冲引起的。电离层出现短暂、如极光光晕的现象,但由于发生的速度太快,且持续时间还不到一毫秒,因此很难用肉眼捕捉到。

来自巴斯大学的Martin Fullekrug说:“虽然淘气精灵更难捕捉,但人们对它的理解却非常透彻。”

淘气精灵比红色精灵更常见,出现的次数一般是红色精灵的两倍。

寻找太空中神秘的巨型闪电

图Jason Ahrns

蓝色喷流从云顶向上延伸放电,且很少出现。

Fullekrug表示:“关于蓝色喷流的研究很少,因为它们微弱且稀少。它并非直接由闪电引起,只是时不时地出现一次,整体上呈现蓝色。”

淘气精灵主要出现在温暖的海面上方,而红色精灵则更常出现在陆地上空。

在北美、刚果和南非观测到的TLEs现象最佳。

欧洲航天局的宇航员Andreas Mogensen于国际空间站拍摄到了罕见的蓝色喷流。

当然,其它地方也能见到红色精灵。

英国夏季的雷雨通常有10km宽,红色精灵则会出现在中尺度对流系统(造成灾害天气的系统)的上方。

追逐风暴

ASIM探测器的主要目标是中高层大气闪电的物理特性,以及使其生成的雷暴的特性。

其有效载荷中包括两个摄像机,每秒可以捕捉12帧,另外还有X射线与伽马射线的探测器。

它将帮助科研人员确定红色精灵、淘气精灵以及蓝色喷流的起源。

寻找太空中神秘的巨型闪电

图Science photo library

在欧洲航天局的合作下,ASIM最短将工作两年时间。

研究人员预计,ASIM在执行任务期间每天至少能捕捉到一次TLEs现象。

“在稀薄的高层大气中,TLEs规格更大、也更容易测量。它们代表着一扇通往闪电谜团的门。”


蝌蚪五线谱编译自bbc,译者 狗格格,转载须授权 

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