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为了捕捉大气中的“红色精灵” 科学家们追踪了2000多场雷暴

http://www.tzgcjie.com 来源:前瞻网            发布时间:2018-09-18 15:09:01

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科学家把发生在高度活跃的雷暴上空的电光脉冲叫做“红色精灵(red sprite)”。

它们可以在电离层的D区看到——这一区域刚好位于稠密的低层大气之上,离地球约37到56英里。

它们在较高的高度呈现红色,在较低的高度呈现蓝色。

近一个世纪以来,这种大气精灵一直为人所知,但它们的起源却一直是个谜。它们只持续几毫秒,与其他闪电相比相对暗淡。

1989年,已故的实验物理学家约翰·温克勒(John Winckler)在帮助测试一种新型低光摄像机时意外发现了这种“红色精灵”。当时他用一台低亮度电视摄像机对准天空,准备拍摄火箭的发射。在回放的时候,约翰·温克勒发现在风暴云的上方出现了明亮的光线。

20世纪时,也曾有飞行员报告了令人困惑的雷雨云上方的明亮红光,但他们类似传闻的报告并没有得到证实。

一项新的研究揭开了“红色精灵”异常放电行为的面纱。

这种惊人形式的闪电出现在高层大气中,位于雷暴本身的上方。

现在,科学家们观察了中国一场风暴中数十个红色精灵的“母体”闪电,揭示了这些惊人现象是如何产生的。

这些精灵以垂直条纹的形式出现在雷暴上空,高度约为24至55英里(40至90公里)。

它们属于所谓的瞬态发光事件(TLES)。这是发生于活跃雷暴上空平流层和中间层的一类快速大气放电现象。

在这项新的研究中,中国科学院大气物理研究所的研究人员对2015年7月30日发生在中国山东省的一场风暴中的红色精灵进行了研究。

这些是通过由特低频/低频磁场传感器组成的长基线闪电定位网络观测到的。

基于闪电效应研究平台(LERP),研究小组能够识别出30多个红色精灵在那场特定风暴中与其母体的线条。

该研究的通讯作者LU Gaopeng博士说,这可能是中国迄今报道过的产量最高的产生了这种精灵的雷暴系统。

这场风暴被称为中尺度对流系统,在这个系统中,一组雷暴就像一个整体。

研究人员发现,产生闪电的精灵主要出现在系统的成熟期,其行为与北美和欧洲观测到的那些类似。

在美国大陆,研究人员对超过2000场产生这种精灵的风暴进行了分析,发现了类似的结果。

短暂的发光事件,如红色精灵,包括几种不同类型的惊人现象,如蓝色喷流和所谓的“淘气精灵(elves)”(电磁脉冲源造成的甚低频扰动与发光现象的缩写)。

然而,考虑到它们在雷暴上方出现,它们很难研究。

当它们被发现时,通常是由国际空间站的飞行员甚至宇航员发现的。

欧洲航天局(European Space Agency)解释说:“卫星已经对它们进行了探测,甚至还从上方进行了观测,但它们的视角对于大规模收集数据并不理想。”

“相比之下,国际空间站的低轨道覆盖了地球赤道附近的大部分区域,是捕捉精灵和喷流的理想地点。”

最新的研究为这些出现在高层大气中的难以捉摸的现象提供了新的线索。

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