Sprite (blesk) - Sprite (lightning)

První barevný obrázek sprite, pořízený z letadla
Sprite při pohledu z Mezinárodní vesmírné stanice (vpravo nahoře, nad bleskem slabě červený).

Skřítci nebo červené skřítky jsou rozsáhlé elektrické výboje které se vyskytují vysoko nad bouřka mraky nebo cumulonimbus, což dalo vzniknout velmi pestré škále vizuálních tvarů blikajících na noční obloze. Obvykle jsou spouštěny výboji pozitivní blesk mezi podkladovým bouřkový mrak a země.

Skřítci se objevují jako zářivé červeno-oranžové záblesky. Často se vyskytují v klastrech nad troposféra v nadmořské výšce 50–90 km (31–56 mi). Sporadické vizuální zprávy o skřítcích sahají přinejmenším do roku 1886[1] ale poprvé je vyfotografovali 6. července 1989 vědci z University of Minnesota a následně byly mnohonásobně zachyceny na videozáznamech.

Skřítci se někdy nazývají nepřesně blesky vyšší atmosféry. Skřítci jsou však chladní plazma jevy, kterým chybí teploty horkého kanálu troposférický blesk, takže jsou více podobné zářivka výboje než bleskové výboje. Skřítci jsou spojováni s různými jinými horními vrstvami atmosféry optické jevy počítaje v to modré trysky a ELVES.[1]

Obrázek ISS sprite výše; zvětšeno

Dějiny

Nejdříve známá zpráva o přechodných optických jevech nad bouřkami je z Johann Georg Estor v roce 1730. Další ranou zprávou jsou Toynbee a Mackenzie v roce 1886.[2] laureát Nobelovy ceny C. T. R. Wilson navrhl v roce 1925 z teoretických důvodů, že v horních vrstvách atmosféry může dojít k elektrickému zhroucení, a v roce 1956 byl svědkem toho, co by mohl být sprite. Poprvé byly fotograficky zdokumentovány 6. července 1989, kdy vědci z University of Minnesota pomocí videokamery při slabém osvětlení náhodně pořídil první snímek toho, co se později stalo známým jako sprite. [3]

Několik let po jejich objevu byli pojmenováni skřítci (vzdušní duchové) po jejich nepolapitelné povaze.[4] Od zachycení videa v roce 1989 byli skřítci zobrazováni ze země, z letadel a z vesmíru a stali se předmětem intenzivního vyšetřování.

V roce 2016 byli během roku pozorováni skřítci Hurikán Matthew průchod Karibikem.[5] Úloha skřítků v tropických cyklónech není v současnosti známa.[6]

Vlastnosti

Různé typy elektrických jevů v atmosféře

Skřítci byli pozorováni Severní Amerika,[7] Střední Amerika, Jižní Amerika,[8] Evropa,[9] Střední Afrika (Zair ), Austrálie, Japonské moře a Asie a předpokládá se, že k nim dochází během většiny velkých systémů bouřek.

Rodger (1999) kategorizoval tři typy skřítků na základě jejich vizuálního vzhledu.[1]

  • Medúza sprite - velmi velká, až 50 x 50 km (31 x 31 mi).
  • Sloupcový sprite (C-sprite) - rozsáhlé elektrické výboje nad zemí, které stále ještě nejsou zcela pochopeny.
  • Mrkev sprite - sloupec sprite s dlouhými úponky.

Skřítci jsou zbarveni červeno-oranžově[4] v jejich horních oblastech, s modravým zavěšením úponky níže a může mu předcházet načervenalé halo. Vydrží déle než obvykle nižší stratosférické výboje, které trvají obvykle několik milisekund, a jsou obvykle spouštěny výboji pozitivního blesku mezi bouřkovým mrakem a zemí[10], ačkoli byly také pozorovány skřítci generovaní zápornými pozemními záblesky.[11] Často se vyskytují ve shlucích dvou nebo více a typicky se rozprostírají v nadmořské výšce 50 až 90 kilometrů (31 až 56 mil), přičemž pod nimi visí úponky a větve sahající výše.[4]

Sprite Laos, jak je patrné z Mezinárodní vesmírné stanice

Optické zobrazování pomocí 10 000 snímků za sekundu vysokorychlostní kamera ukázaly, že skřítci jsou ve skutečnosti shluky malých ionizačních koulí o velikosti deset metrů (33–328 stop), které jsou vypouštěny ve výšce asi 80 km (50 mi) a poté se pohybují dolů rychlostí až deset procenta rychlost světla O několik milisekund později následovala samostatná sada ionizujících koulí nahoru.[12] Skřítci mohou být vodorovně přemístěni až o 50 km (31 mi) od místa příslušného úderu blesku, s časovým zpožděním po blesku, které je obvykle několik milisekund, ale ve výjimečných případech může být až 100 milisekund.

Tyto záběry z ISS zobrazuje červený sprite nad východní Asií těsně před 0:07, přímo nad velkým bleskem směrem vpravo nahoře od snímku.

Aby bylo možné filmovat skřítky ze Země, musí existovat speciální podmínky: 150–500 km (93–311 mi) jasného výhledu na silnou bouřku s pozitivním bleskem mezi mrakem a zemí, záznamové zařízení citlivé na červenou a černou neosvětlenou oblohu .[13]

Sprite halo

Spritům někdy předchází zhruba o 1 milisekundu sprite svatozář, oblast ve tvaru palačinky slabá, přechodná optický emise přibližně 50 kilometrů (31 mil) napříč a 10 kilometrů (6,2 mil) tlustý. Svatozář je soustředěn ve výšce asi 70 kilometrů nad iniciačním úderem blesku. Předpokládá se, že tyto halo jsou produkovány stejným fyzickým procesem, který produkuje skřítky, ale pro který je ionizace příliš slabá, aby překročila prahovou hodnotu potřebnou pro tvorbu streameru. Někdy si je mýlí ELVES, kvůli jejich vizuální podobnosti a krátkému trvání.[14][15][16]

Výzkum prováděný v Stanfordská Univerzita v roce 2000 naznačuje, že na rozdíl od skřítků s jasnou vertikální sloupcovitou strukturou není výskyt svatojánských halo neobvyklý ve spojení s normálními (negativními) výboji blesku.[16]Výzkum v roce 2004 prováděný vědci z Tohoku University zjistil, že velmi nízká frekvence emise se vyskytují současně se sprite, což naznačuje, že výboj v oblaku může generovat skřítky.[17]

Související poškození letadla

Skřítci byli obviňováni z jinak nevysvětlitelných nehod, při nichž došlo k provozu vozidel ve vysokých nadmořských výškách nad bouřkami. Jedním z příkladů je porucha funkce a NASA stratosférický balón vypuštěn 6. června 1989 od Palestina, Texas. Balón utrpěl neřízené uvolnění užitečného zatížení, když letěl ve výšce 37 000 m nad bouřkou poblíž Graham, Texas. Měsíce po nehodě vyšetřování dospělo k závěru, že incident vyprovokoval „blesk“ cestující vzhůru z mraků.[18] Připsání nehody šprýmaři bylo učiněno se zpětnou platností, protože tento termín byl vytvořen až koncem roku 1993.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Rodger, C. J. (1999). "Červení skřítci, vzestupný blesk a poruchy VLF". Recenze geofyziky. 37 (3): 317–336. doi:10.1029 / 2001JA000283.
  2. ^ Toynbee, Henry (14. ledna 1886). „Meteorologické jevy (písmeno)“. Příroda. 33 (846): 245. doi:10.1038 / 033245d0. S2CID  4128139.
  3. ^ Franz, R.C .; Nemzek, R.J .; Winckler, J. R. (1990). "Televizní obraz velkého elektrického výboje nahoru nad bouřkovým systémem". Věda. 249 (4964): 48–51. doi:10.1126 / science.249.4964.48. PMID  17787625. S2CID  9343018.
  4. ^ A b C Sentman, D.D .; Wescott, E. M .; Osborne, D. L .; Hampton, D.L .; Heavner, M. J. (1995). "Předběžné výsledky z letadlové kampaně Sprites94: 1. Red Sprites". Geophys. Res. Lett. 22 (10): 1205–1208. Bibcode:1995GeoRL..22.1205S. doi:10.1029 / 95GL00583.
  5. ^ „Vzácní, barevní bleskové skřítci tancují nad hurikánem Matthewem“. národní geografie. 3. října 2016. Citováno 3. října 2016.
  6. ^ „Hurricane Matthew and the Day / Night Band“. Kooperativní institut pro meteorologické satelitní studie. University of Wisconsin – Madison. 7. října 2016. Citováno 3. listopadu 2016.
  7. ^ Kathy Berry (1994). Velkolepé barevné záblesky zaznamenané nad elektrickými bouřemi. NASA. Citováno 2009-02-18.
  8. ^ Don Savage a Kathy Berry (1995). Poprvé potvrzeni skřítci nad bouřemi mimo USA. NASA. Citováno 2009-02-18.
  9. ^ „Vzácný atmosférický jev pozorovaný od Armagha“. Archivovány od originál dne 05.09.2013. Citováno 2013-08-21.
  10. ^ Boccippio, D. J .; Williams, ER; Heckman, SJ; Lyons, WA; Baker, IT; Boldi, R (srpen 1995). "Skřítci, přechodové jevy ELF a kladné údery na zem". Věda. 269 (5227): 1088–1091. Bibcode:1995Sci ... 269.1088B. doi:10.1126 / science.269.5227.1088. PMID  17755531. S2CID  8840716.
  11. ^ Lu, Gaopeng; Cummer, Steven A; Blakeslee, Richard J; Weiss, Stephanie; Beasley, William H (2012). "Morfologie blesku a změna impulzního nábojového momentu záporných zdvihů vysokého špičkového proudu". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 117 (D4): n / a. Bibcode:2012JGRD..117,4212L. CiteSeerX  10.1.1.308.9842. doi:10.1029 / 2011JD016890.
  12. ^ Stenbaek-Nielsen, H. C .; McHarg, M.G .; Kanmae, T .; Sentman, D.D. (6. června 2007). Msgstr "Zjištěné emise v hlavách streamerů sprite". Geophys. Res. Lett. 34 (11): L11105. Bibcode:2007GeoRL..3411105S. doi:10.1029 / 2007 GL029881. L11105.
  13. ^ Grønne, Jesper. "Første danske 'red sprites' fanget fra Silkeborg" Archivováno 22. srpna 2012, v Wayback Machine Dánský meteorologický ústav, 20. srpna 2012. Citováno: 20. srpna 2012.
  14. ^ Rina Miyasato, Hiroshi Fukunishi, Yukihiro Takahashi, Michael J. Taylor, Hans. C. Stenbaek-Nielsen (2002). Charakteristika blesků vyvolaných Sprite halo a jejich generační mechanismy. Home Village Academic Society. Citováno 2009-02-18.[mrtvý odkaz ]
  15. ^ Christopher Barrington Leigh (2000). Sprite halos. Archivováno 2008-09-17 na Wayback Machine Stanfordská Univerzita. Citováno 2008-02-18.
  16. ^ A b Barrington-Leigh, C. P., U. S. Inan a M. Stanley, „Identifikace skřítků a elfů pomocí zesíleného videa a širokopásmové fotometrie“, J. Geophys. Res. 106, č. 2, únor 2001.
  17. ^ Ohkubo, A .; Fukunishi, H .; Takahashi, Y .; Adachi, T. (2005). „VLF / ELF sferické důkazy pro aktivitu výbojů v oblacích produkující skřítky“. Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 32 (4): L04812. Bibcode:2005GeoRL..32,4812O. doi:10.1029 / 2004 GL021943. S2CID  53059204.
  18. ^ STRATOCAT (2009). „Data stratosférického balónu vypuštěného 5. 6. 1989 z Columbia Scientific Balloon Facility, Palestine, Texas, USA pro pozorování molekul byla fluorescenční pomocí laseru“. Citováno 2009-02-18.

externí odkazy