Øvre atmosfæriske lyn - Upper-atmospheric lightning

Representasjon av fenomener i øvre atmosfærisk lyn og elektrisk utladning
Oppdagelsesbilde av en TLE på Jupiter av NASA Juno -sonden.

Øvre atmosfæriske lyn eller ionosfæriske lyn er begreper som noen ganger brukes av forskere for å referere til en familie av kortvarige elektriske sammenbruddsfenomener som oppstår godt over høyden til normale lyn og stormskyer. Øvre atmosfæriske lyn antas å være elektrisk induserte former for lysende plasma . Den foretrukne bruken er forbigående lysende hendelser (TLE), fordi de forskjellige typene elektriske utladningsfenomener i den øvre atmosfæren mangler flere egenskaper ved det mer kjente troposfæriske lynet.

Forbigående lysende hendelser har også blitt observert i langt ultrafiolette bilder av Jupiters øvre atmosfære , høyt over høyden til lynproduserende vannskyer.

Kjennetegn

Midtsommernatt på La Silla Observatory .

Det er flere typer TLE, den vanligste er sprites . Sprites er blink med sterkt rødt lys som oppstår over stormsystemer . C-sprites (forkortelse for “columniform sprites”) er navnet gitt til vertikale kolonner med rødt lys. C-sprites som viser tårer kalles noen ganger "gulrotsprites". Andre typer TLE inkluderer sprite -glorier, spøkelser, blå jetfly, gigantiske jetfly, nisser, nisser, troll, blå forretter og ELVES. Akronymet ELVES (" Utslipp av lys og svært lavfrekvente forstyrrelser på grunn av elektromagnetiske pulskilder ") refererer til en entall hendelse som vanligvis blir sett på som flertall. Tles er sekundære fenomener som opptrer i den øvre atmosfære i forbindelse med underliggende tordenvær lyn .

TLE varer vanligvis alt fra mindre enn et millisekund til mer enn 2 sekunder. Det første videoopptaket av en TLE ble fanget ved et uhell 6. juli 1989 da forsker RC Franz lot et kamera kjøre over natten for å se nattehimmelen. Ved gjennomgang av videoen som ble tatt, dukket det opp to fingerlignende vertikale bilder i to rammer av filmen. De neste kjente videoopptakene av en TLE ble tatt i 1989, da Shuttle Mission STS-34 gjennomførte Mesoscale Lightning Observation Experiment. 21. oktober 1989 ble TLE'er spilt inn under bane 44 og 45. TLE er blitt fanget opp av en rekke optiske opptakssystemer , med det totale antallet siste registrerte hendelser (begynnelsen av 2009) anslått til mange titusenvis. Den globale frekvensen av TLE-forekomst har blitt estimert fra satellitt ( FORMOSAT-2 ) observasjoner til å være flere millioner hendelser per år.

Historie

På 1920 -tallet spådde den skotske fysikeren CTR Wilson at elektrisk sammenbrudd skulle oppstå i atmosfæren høyt over store tordenvær. I de påfølgende tiårene ble elektriske utladninger i stor høyde rapportert av flypiloter og rabattert av meteorologer inntil det første direkte visuelle beviset ble dokumentert i 1989. Flere år senere ble de optiske signaturene til disse hendelsene kalt 'sprites' av forskere for å unngå utilsiktet å antyde fysiske eiendommer som den gang fremdeles var ukjente. Begrepene røde sprites og blå jetfly ble populære etter at et videoklipp ble sirkulert etter en flyforskningskampanje for å studere sprites i 1994.

Sprites

Første fargebilde av en sprite, hentet fra et fly.

Sprites er store elektriske utladninger som oppstår høyt over en tordenværssky , eller cumulonimbus , noe som gir opphav til et ganske variert utvalg av visuelle former. De utløses av utslipp av positivt lyn mellom tordensky og bakken. Fenomenene ble oppkalt etter den onde spriten , f.eks, Shakespeare Ariel eller Puck , og er også et bacronym for S tratospheric / mesosfærisk P erturbations R esulting fra I ntense T hunderstorm E lectrification. De er vanligvis farget rødaktig-oransje eller grønnblå, med hengende sener under og buede grener over. De kan også gå foran en rødlig glorie, kjent som en sprite -glorie. De forekommer ofte i klynger som ligger 50 kilometer til 90 kilometer over jordens overflate. Sprites har vært vitne til tusenvis av ganger. Sprites har blitt holdt ansvarlig for ellers uforklarlige ulykker som involverer kjøretøyoperasjoner over høyde over tordenvær.

Sprites over Roma sett fra Antibes - Frankrike

Jets

Selv om jetfly anses å være en type lyn i øvre atmosfæren, har det blitt funnet at de er komponenter i troposfærisk lyn og en type sky-til-luft-utslipp som starter i tordenvær og beveger seg oppover. I kontrast er andre typer TLE ikke elektrisk forbundet med troposfærisk lyn - til tross for at de blir utløst av det. De to hovedtypene jetfly er blå jetfly og gigantiske jetfly . Blå forretter anses å være en svakere form for blå jetfly.

Blå jetfly

Gigantisk jet sett fra toppen av Mauna Kea , Hawaii.

Blå stråler antas å bli startet som "normale" lynutladninger mellom det øvre positive ladningsområdet i et tordenvær og et negativt "silingslag" tilstede over dette ladningsområdet. Den positive enden av ledernettverket fyller den negative ladningsregionen før den negative enden fyller den positive ladningsregionen, og den positive lederen forlater deretter skyen og forplanter seg oppover. Det ble tidligere antatt at blå jetfly ikke var direkte relatert til lyn, og at tilstedeværelsen av hagl på en eller annen måte førte til at de forekommer. De er også lysere enn sprites, og som navnet deres antyder, er de blå i fargen. Fargen antas å skyldes et sett med blå og nesten ultrafiolette utslippslinjer fra nøytralt og ionisert molekylært nitrogen . De ble først spilt inn 21. oktober 1989 på en monokrom video av et tordenvær i horisonten tatt fra romfergen da den passerte over Australia . Blå stråler forekommer mye sjeldnere enn sprites. I 2007 var det oppnådd færre enn hundre bilder. Flertallet av disse bildene, som inkluderer det første fargebildet, er knyttet til et enkelt tordenvær. Disse ble tatt i en serie flyreiser fra 1994 for å studere sprites. Mer nylig har kilden og dannelsen av blå jetfly blitt observert fra den internasjonale romstasjonen .

Blå forretter

Blå forretter ble oppdaget på video fra en undersøkelsesflyging om natten rundt tordenvær og ser ut til å være "et oppadgående lysende fenomen nært knyttet til blå jetfly." De ser ut til å være kortere og lysere enn blå jetfly, og når høyder på bare 20 km. "Blå forretter ser ut til å være blå jetfly som aldri klarer det," ifølge Dr. Victor P. Pasko, førsteamanuensis i elektroteknikk.

Gigantiske jetfly

Sprites over Oro Verde, Argentina , 2. februar 2014

Hvor blå jetfly antas å starte mellom det øvre positive ladningsområdet og et negativt silingslag rett over dette området, ser det ut til at gigantiske stråler starter mellom de øvre positive og nedre negative ladningsområdene i tordenværet. I en lignende prosess som hvordan blå stråler dannes, blir den høyere ladningsregionen utladet av ledernettet før det samme skjer i den nedre ladningsregionen, og den ene enden av ledernettet forplanter seg oppover fra skyen mot ionosfæren. Gigantiske jetfly når høyere høyder enn blå jetfly, og den øvre delen av strålen endrer farge fra blått til rødt.

Observasjoner

14. september 2001 fotograferte forskere ved Arecibo -observatoriet et gigantisk jetfly - dobbelt så høyt som de som tidligere ble observert - og nådde rundt 70 km (45 mi) ned i atmosfæren. Strålen befant seg over et tordenvær over et hav, og varte i under et sekund. Strålen ble opprinnelig observert å kjøre opp i rundt 50 000 m/s (110 000 mph; 180 000 km/t) med en hastighet som ligner på typisk lyn, øket til 160 000 og 270 000 m/s (360 000–600 000 mph; 580 000–970 000 km /t), men delte seg deretter i to og hastighet oppover med hastigheter på minst 2.000.000 m/s (4.500.000 mph; 7.200.000 km/t) til ionosfæren hvor den deretter spredte seg i et sterkt lysutbrudd .

22. juli 2002 ble fem gigantiske jetfly mellom 60 og 70 kilometer (35 og 45 mi) observert over Sør -Kinahavet fra Taiwan , rapportert i Nature . Strålene varte under et sekund, med former som forskerne liknet med gigantiske trær og gulrøtter.

November 2012 rapporterte den kinesiske vitenskapsbulletinen om en gigantisk jet -hendelse observert over tordenvær på fastlandet Kina 12. august 2010. "GJ -hendelse som tydelig ble registrert i Øst -Kina (stormsenter ligger ved 35,6 ° N, 119,8 ° E , nær Huanghai -havet ) ".

Februar 2014 rapporterte Oro Verde -observatoriet i Argentina ti eller flere gigantiske jet -hendelser observert over et tordenvær i Entre Ríos sør. Stormsenteret lå ved 33 ° S, 60 ° W, i nærheten av byen Rosario .

Den 13. august 2016 tok fotografen Phebe Pan et klart vidvinkelfoto av et gigantisk jetfly på et vidvinkelobjektiv mens han skjøt Perseid-meteorer på toppen av Shi Keng Kong-toppen i Guangdong-provinsen og Li Hualong fanget samme jet fra et mer fjernt sted i Jiahe, Hunan, Kina.

28. mars 2017 fanget fotograf Jeff Miles fire gigantiske jetfly over Australia.

16. oktober 2019 tok piloten Chris Holmes en høyoppløselig video av et gigantisk jet fra 10 000 km over Mexicogolfen nær Yucatán-halvøya. Fra 56 kilometer viser Holmes video en blå streamer som når opp fra toppen av tordenvær til ionosfæren og blir rød på toppen. Først da kryper en strålende hvit lynleder sakte fra toppen av skyen og når omtrent 10% av høyden på det gigantiske jetflyet før det blekner.

20. september 2021, kl. 22:41 (02:41 UTC) vendt mot NE fra Cabo Rojo, Puerto Rico, tok fotograf Frankie Lucena opp en video av en gigantisk jetplasma -hendelse som skjedde over tordenvær i området.

ELVER

ELVES ( Utslipp av lys og svært lavfrekvente forstyrrelser på grunn av elektromagnetiske pulskilder ) fremstår ofte som en svak, flat, ekspanderende glød rundt 400 km (250 mi) i diameter som varer i vanligvis bare ett millisekund . De forekommer i ionosfæren 100 km over bakken over tordenvær . Fargen deres var ukjent en stund, men antas nå å være rød. ELVES ble først spilt inn på et annet shuttle -oppdrag, denne gangen spilt inn fra Fransk Guyana 7. oktober 1990. At ELVES ble oppdaget i Shuttle Video av Mesoscale Lightning Experiment (MLE) -teamet ved Marshall Space Flight Center , AL ledet av Principal Investigator , Otha H. "Skeet" Vaughan, Jr.

ELVES er et underlig forkortelse for E oppdrag med l ett og V eri lav frekvens Perturbasjoner på grunn av E lectromagnetic Puls S ources. Dette refererer til prosessen der lyset genereres; eksitasjon av nitrogenmolekyler på grunn av elektronkollisjoner (elektronene kan muligens ha fått strøm fra den elektromagnetiske pulsen forårsaket av utladning fra et underliggende tordenvær).

Troll, Pixies, Ghosts og Gnomes

Troll

TROLLs (Transient Red Optical Luminous Lineaments) oppstår etter sterke sprites, og fremstår som røde flekker med svake haler, og på kameraer med høyere hastighet vises som en rask serie hendelser, som starter som en rød glød som dannes etter en sprite-tendril, som produserer senere en rød strek nedover fra seg selv. De ligner på jetfly.

Nisser

Nisser ble først observert under STEPS-programmet sommeren 2000, et flerorganisatorisk feltprogram som undersøkte de elektriske egenskapene over tordenvær på High Plains . En rekke uvanlige, hvite lysende hendelser på toppen av tordenværet ble observert over en 20-minutters periode, som varte i gjennomsnitt 16 millisekunder hver. De ble senere kalt "nisser". De er mindre enn 100 meter på tvers. De er ikke relatert til lyn.

Spøkelser

Spøkelser ( G reen -utslipp fra begeistret O xygen i S prite T ops) er svake, grønne gløder som vises etter røde sprites og forsvinner i millisekunder. Mens de opprinnelig ble dokumentert av fotograf Randy Halverson i 2014, ble Ghosts offisielt oppdaget av den profesjonelle stormjageren Hank Schyma og Paul M Smith i 2019. Ingen vitenskapelige tidsskrifter eksisterer om disse fenomenene ennå på grunn av deres nylige klassifisering som et unikt øvre-atmosfærisk fenomen, men de har blitt observert på opptak. Observatørene har antatt at deres grønne glød kommer fra eksiterte oksygenatomer, omtrent som hvordan auroraer ser grønne ut, men dette er ikke bekreftet.

Gnomes

Gnomes er små, korte lysspyd som peker oppover fra en tordenværs skyens ambolttopp, forårsaket av kraftige oppstrøms skyv fuktig luft over ambolten. De varer i bare noen få mikrosekunder. De er omtrent 200 meter brede, og er maksimalt 1 kilometer høyde. Fargen deres er ukjent da de bare er observert i svart-hvitt-opptak.

Se også

Referanser

Eksterne linker