Horní atmosférický blesk - Upper-atmospheric lightning

Horní atmosférický blesk nebo ionosférický blesk jsou termíny, které někdy používají vědci k označení rodiny krátkodobých jevů elektrického rozpadu, které se vyskytují vysoko nad nadmořskými výškami normálních Blesk a bouřkové mraky. Předpokládá se, že blesky v horní atmosféře jsou elektricky indukované formy světel plazma. Preferované použití je přechodná světelná událost (TLE), protože různým typům jevů elektrického výboje v horní atmosféře chybí několik charakteristik známějšího troposférického blesku.
Přechodné světelné události byly také pozorovány u daleko ultrafialové obrázky Jupiterova horní atmosféra, vysoko nad nadmořská výška vodních mraků produkujících blesky.[1][2]
Vlastnosti

Existuje několik typů TLE, nejběžnější je skřítci. Skřítci jsou záblesky jasně červeného světla, které se vyskytují výše bouřka systémy. C-sprites (zkratka pro „columniform sprites“) je název svislých sloupců červeného světla. C-skřítci vykazující úponky se někdy nazývají „mrkevní skřítci“. Mezi další typy TLE patří sprite halos, duchové, modré trysky, gigantické trysky, pixies, gnomové, trollové, modré startéry a ELVES. Zkratka ELVES („Emise světla a Velmi nízká frekvence poruchy způsobené Elektromagnetický puls Zdroje “) označuje jedinečnou událost, která je běžně považována za množné číslo. TLE jsou sekundární jevy, které se vyskytují v horních vrstvách atmosféry ve spojení s podkladem bouřka Blesk.
TLE obvykle trvají kdekoli od méně než a milisekunda na více než 2 sekundy. První videozáznam TLE byl náhodně zachycen 6. července 1989, kdy výzkumník R.C Franz nechal přes noc spuštěnou kameru, aby viděl noční oblohu. Při prohlížení pořízeného videa se ve dvou rámečcích filmu objevily dva vertikální obrázky podobné prstům. Další známé videozáznamy TLE byly pořízeny v roce 1989, kdy Shuttle Mission STS-34 prováděla experiment Mesoscale Lightning Observation Experiment. 21. října 1989 byly TLE'S zaznamenány na oběžných drahách Shuttle 44 a 45. TLE byly zachyceny různými optický záznam systémů, přičemž celkový počet nedávno zaznamenaných událostí (začátek roku 2009) se odhaduje na desítky tisíc. Globální míra výskytu TLE byla odhadnuta ze satelitu (FORMOSAT-2 ) pozorování bude několik milionů událostí ročně.
Dějiny
Ve 20. letech 20. století skotský fyzik C.T.R. Wilson předpovídal, že v atmosféře by mělo dojít k elektrickému zhroucení vysoko nad velkými bouřkami.[4][5] V následujících desetiletích byli piloti letadel hlášeni elektrické výboje ve vysokých nadmořských výškách a diskontovány meteorologové dokud nebyly v roce 1989 zdokumentovány první přímé vizuální důkazy. O několik let později vědci pojmenovali optické podpisy těchto událostí „skřítci“, aby se zabránilo nechtěnému naznačení fyzikálních vlastností, které byly v té době stále neznámé. Podmínky červené skřítky a modré trysky získal popularitu poté, co byl do oběhu videoklip po letecké výzkumné kampani ke studiu spritů v roce 1994.
Skřítci

Skřítci jsou rozsáhlé elektrické výboje které se vyskytují vysoko nad a bouřka mrak nebo cumulonimbus, což vede k poměrně pestré škále vizuálních tvarů. Jsou vyvolávány výboji pozitivní blesk mezi bouřkovým mrakem a zemí.[6] Tyto jevy byly pojmenovány po zlomyslnosti skřítek např. Shakespearovy Ariel nebo Puk,[7] a je také zkratka pro Stratosférický / mezosférický Pnarušení Rradit se z Jántense Tlovecká bouře Elektrifikace.[8] Obvykle jsou barevně červenooranžové nebo zeleno-modré, s visícími úponky dole a obloukovými větvemi nahoře. Může jim také předcházet načervenalé halo, známé jako sprite halo. Často se vyskytují ve shlucích, které leží 50 km (31 mi) až 90 kilometrů (56 mi) nad Země povrch. Skřítci byli svědky tisíckrát.[9] Skřítci jsou zodpovědní za jinak nevysvětlitelné nehody zahrnující provoz vozidel ve vysokých nadmořských výškách nad bouřkami.[10].
Trysky
Ačkoli jsou trysky považovány za typ blesku v horní atmosféře, bylo zjištěno, že se jedná o složky troposférického blesku a druh výboje typu mrak-vzduch, který se iniciuje v bouřce a pohybuje se vzhůru. Naproti tomu jiné typy TLE nejsou elektricky spojeny s troposférickým bleskem - přestože jsou spouštěny. Dva hlavní typy trysek jsou modré trysky a gigantické trysky. Modré předkrmy jsou považovány za slabší formu modrých trysek.
Modré trysky

Modré trysky Předpokládá se, že jsou iniciovány jako „normální“ výboje blesku mezi oblastí horního kladného náboje v bouřkovém mraku a negativní „stínicí vrstvou“ přítomnou nad touto oblastí náboje. Pozitivní konec vůdce síť vyplní oblast záporného náboje dříve, než záporný konec naplní oblast kladného náboje, a pozitivní vedoucí následně opustí mrak a šíří se nahoru. Dříve se věřilo, že modré trysky přímo nesouvisejí s blesky a že přítomnost kroupy nějak vedlo k jejich výskytu.[11] Jsou také jasnější než skřítci a jak vyplývá z jejich jména, mají modrou barvu. Předpokládá se, že barva je způsobena sadou modré a téměřultrafialový emisní vedení z neutrálních a ionizovaných molekul dusík. Poprvé byly zaznamenány 21. října 1989 na a černobílý video bouřky na obzoru pořízené z Raketoplán jak to přešlo Austrálie. Modré paprsky se vyskytují mnohem méně často než skřítci. Do roku 2007 bylo získáno méně než sto snímků. Většina těchto obrazů, které obsahují první barevné snímky, je spojena s jedinou bouřkou. Ty byly pořízeny v sérii letů z roku 1994 za účelem studia spritů.[12]
Modré předkrmy
Modré předkrmy byly objeveny na videu z nočního výzkumného letu kolem bouřek[13] a vypadají jako „vzhůru se pohybující světelný jev úzce související s modrými tryskami“.[14] Vypadají, že jsou kratší a jasnější než modré trysky a dosahují výšek pouze do 20 km.[15] „Modré startéry se zdají být modrými tryskami, které to nikdy úplně nezvládnou,“ tvrdí doktor Victor P. Pasko, docent elektrotechniky.[16]
Gigantické trysky

Tam, kde se předpokládá, že modré trysky začínají mezi horní oblastí pozitivního náboje a vrstvou negativního screeningu přímo nad touto oblastí, gigantické trysky Zdá se, že iniciuje mezi oblastmi horního kladného a spodního záporného náboje v bouřkové oblaku. V podobném procesu, jak se formují modré trysky, je oblast s vyšším nábojem vybita vedoucí sítí, než k tomu samému dojde v oblasti s nízkým nábojem, a jeden konec vedoucí sítě se šíří nahoru z mraku směrem k ionosféře. Gigantické trysky dosahují vyšších nadmořských výšek než modré trysky a horní část trysky mění barvu z modré na červenou.
Postřehy
14. září 2001 vědci z Observatoř Arecibo vyfotografoval gigantické letadlo - dvojnásobek výšky dříve pozorovaných - dosahující kolem 70 km (45 mi) do atmosféry.[17] Proud se nacházel nad bouřkou nad oceánem a trval vteřinu. Tryska byla zpočátku pozorována jako pohybující se rychlostí kolem 50 000 m / s (110 000 mph; 180 000 km / h) rychlostí podobnou typickému blesku, zvýšenou na 160 000 a 270 000 m / s (360 000–600 000 mph; 580 000–970 000 km. / h), ale poté se rozdělil na dvě části a zrychlil nahoru rychlostí nejméně 2 000 000 m / s (4 200 000 mph; 7 200 000 km / h) k ionosféra kde se pak rozšířil v jasném záblesku světla.
22. července 2002 bylo v průběhu let pozorováno pět gigantických trysek o délce 60 až 70 kilometrů (35 až 45 mil). Jihočínské moře z Tchaj-wan, nahlášeno v Příroda.[18][19] Trysky trvaly vteřinu, přičemž tvary vědci přirovnávali k obřím stromům a mrkvi.
10. listopadu 2012 čínský vědecký bulletin ohlásil gigantickou tryskovou událost pozorovanou během bouřky na pevnině Čína 12. srpna 2010. „Událost GJ, která byla jasně zaznamenána ve východní Číně (střed bouře se nachází na 35,6 ° severní šířky, 119,8 ° východní délky, poblíž Huanghaiské moře )".[20]
2. února 2014 Oro Verde Observatory of Argentina hlášeno deset nebo více gigantických proudových událostí pozorovaných během bouřky v roce Entre Ríos jižní. Střed bouře se nacházel na 33 ° jižní šířky, 60 ° západní délky, poblíž města Rosario.[Citace je zapotřebí ]
13. srpna 2016 fotograf Phebe Pan zachytil při fotografování jasnou širokoúhlou fotografii gigantického letadla na širokoúhlém objektivu Perseidské meteory na vrcholu Shi Keng Kongu v Provincie Kuang-tung [21] a Li Hualong zachytili stejný proud ze vzdálenějšího místa v Jiahe v Hunanu v Číně.[22]
28. března 2017 zachytil fotograf Jeff Miles čtyři gigantické trysky nad Austrálií.[23]
16. října 2019 pilot Chris Holmes zachytil video s obrovským proudem ve vysokém rozlišení z výšky 35000 stop nad Mexickým zálivem poblíž poloostrova Yucatán.[24] Ze vzdálenosti 35 mil ukazuje Holmesovo video, jak se modrý streamer dostává z vrcholu bouřky do ionosféry a nahoře zčervenal. Teprve potom se z vrcholu mraku pomalu plazil brilantní bílý bleskový vůdce, který dosáhl asi 10% výšky gigantického paprsku, než vybledl.
ELVES
ELVES (Emise světla a Velmi nízká frekvence poruchy způsobené Elektromagnetický puls Zdroje) se často objevují jako tlumená, zploštělá a rozšiřující se záře o průměru přibližně 400 km (250 mi), která vydrží obvykle jen jeden milisekunda.[25] Vyskytují se v ionosféra 100 km (62 mi) nad zemí přes bouřky. Jejich barva byla po nějakou dobu záhadou, ale nyní se má za to, že má červený odstín. ELVES byly poprvé zaznamenány na jiné misi raketoplánu, tentokrát byly zaznamenány Francouzská Guyana 7. října 1990.[14] Že ELVES byl objeven v Shuttle Video týmem Mesoscale Lightning Experiment (MLE) v Marshall Space Flight Center „AL pod vedením hlavního vyšetřovatele Othy H.„ Skeeta “Vaughana mladšího
ELVES je náladový akronym pro Emise Lv noci a PROTINízká frekvence Poruchy kvůli Electromagnetic Pulse Snaše.[26] To se týká procesu, kterým je světlo generováno; buzení dusík molekuly kvůli elektron srážky (elektrony, které byly pravděpodobně napájeny elektromagnetické pulz způsobený výbojem z podkladové bouřky).
Trollové, skřítci, duchové a skřítci
Trollové
TROLL (Transient Red Optical Luminous Lineaments) se vyskytují po silných skřítcích a objevují se jako červené skvrny se slabými ocasy a na rychlostních kamerách se objevují jako rychlá série událostí, začínající jako červená záře, která se tvoří po sprite která později sama od sebe vytvoří červený pruh. Jsou podobné tryskám. [27] [28]
Pixies
Pixies byly poprvé pozorovány během programu STEPS v létě roku 2000, což byl multioborový polní program zkoumající elektrické vlastnosti při bouřkách na Vysoké pláně. Série neobvyklých, bílých světelných událostí na vrcholu bouřky byla pozorována po dobu 20 minut, každá trvala v průměru 16 milisekund. Později se jim říkalo „skřítci“. Jsou menší než 100 metrů. Nesouvisí s bleskem. [29]
Duchové
Duchové (Gemise reenu z nadšeného Óxygen dovnitř Sčestný Tops) jsou slabé, zelené záře, které se objevují po červených skřítcích a mizí během milisekund.[30] Poprvé je pozoroval v roce 2019 profesionální pronásledovatel bouří Pecos Hank.[31] Vzhledem k jejich nedávnému objevu dosud o těchto jevech neexistují žádné vědecké časopisy, ale byly pozorovány na záběrech. Jejich zelená záře byla předpokládána jeho pozorovateli, že pocházejí z excitovaných atomů kyslíku, stejně jako to, jak se polární záře jeví jako zelené, to však není potvrzeno.
Skřítci
Gnómové jsou malé, krátké paprsky světla, které směřují vzhůru od horní části kovadliny mraku bouřkového mraku, způsobené silnými proudy vzduchu, které tlačí vlhký vzduch nad kovadlinou. Trvají jen několik mikrosekund.[32] Jsou široké asi 200 metrů a jejich výška je maximálně 1 kilometr. Jejich barva není známa, protože byly pozorovány pouze na černobílých záběrech.[33]
Viz také
Reference
- ^ A b Giles, Rohini S .; Greathouse, Thomas K .; Bonfond, Bertrand; Gladstone, G. Randall; Kammer, Joshua A .; Hue, Vincent; Grodent, Denis C .; Gérard, Jean-Claude; Versteeg, Maarten H .; Wong, Michael H .; Bolton, Scott J. (2020-10-26). „Možné přechodné světelné události pozorované v horních vrstvách atmosféry Jupitera“. arXiv: 2010.13740 null.
- ^ „Juno objevuje na Jupiteru skřítky a elfy“. Sky & Telescope. 2020-10-28. Citováno 2020-10-29.
- ^ „Svatojánská noc přináší skřítky“. Citováno 2015-06-24.
- ^ C. T. R. Wilson (1924) „Elektrické pole bouřkového mraku a některé jeho účinky“ Sborník Fyzikální společnosti v Londýně, 37 (1): 32D-37D. Dostupné online na: University of Sao Paulo.
- ^ Earle R. Williams (listopad 2001) „Skřítci, elfové a výbojky,“ Fyzika dnes, 54 (11): 41–47. Dostupné online na: Fyzika dnes Archivováno 27. května 2012, v Archiv. Dnes.
- ^ Boccippio, D. J .; Williams, E. R .; Heckman, S. J .; Lyons, W. A .; Baker, I. T .; 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.
- ^ Z strana 128 z: John Friedman, Out of the Blue: A History of Lightning (New York, New York: Random House, Inc., 2008):
„Dr. Davis Sentman z University of Aljaška, jeden z mála vědců, kteří studují tyto světelné, duchovní jevy [tj. Skřítci], pojmenoval děsivé záblesky barevných světel podle Shakespearových škodlivých duchů - Ariel v Bouře a Puck ve filmu „Sen noci svatojánské“. - ^ "Skřítci a elfové v atmosféře | Penn State University".
- ^ Walter A. Lyons a Michey D. Schmidt (2003). P1.39 Objev červených skřítků jako příležitost pro neformální vědecké vzdělávání. Americká meteorologická společnost. Citováno 18. února 2009.
- ^ STRATOCAT - historie a současnost stratosférických balónů. „Úplná zpráva o nekontrolovaném volném pádu užitečného zatížení stratosférického balónu vyvolaného Spritem“.
- ^ Fraktální modely modrých trysek, modré startéry vykazují podobnost, rozdíly oproti červeným skřítkům
- ^ „Červené skřítci a modré trysky - video“[1] „Blue Jets & Blue Starters - video“[2].
- ^ Příklady lze vidět v klipu „Blue Jets & Blue Starters - video“ [3].
- ^ A b Boeck, W. L .; et al. (Květen 1998). „Úloha videokazet raketoplánu při objevování skřítků, trysek a elfů“. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 60 (7–9): 669–677. Bibcode:1998JASTP..60..669B. doi:10.1016 / S1364-6826 (98) 00025-X.
- ^ Modré trysky Archivováno 11. Května 2008 v Wayback Machine
- ^ Fraktální modely modrých trysek, modré startéry vykazují podobnost, rozdíly vůči červeným skřítkům
- ^ Pasko, Victor P .; Stanley, Mark A .; Mathews, John D .; Inan, Umran S .; Wood, Troy G. (2002). „Elektrický výboj z temné bouře do spodní ionosféry“. Příroda. 416 (6877): 152–154. doi:10.1038 / 416152a. PMID 11894087.
- ^ „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2007-07-02. Citováno 2007-04-21.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ Obří trysky zachycené kamerou
- ^ Yang, Jing; Feng, Guili (2012). „Chinese Science Bulletin 2012, Vol. 57 DOI: 10.1007 / s11434-012-5486-3“. Bulletin čínské vědy. 57 (36): 4791. Bibcode:2012ChSBu..57,4791Y. doi:10.1007 / s11434-012-5486-3.
- ^ „Stroj času Spaceweather.com“. spaceweather.com. Citováno 2016-08-16.
- ^ "Skřítci Lightning".
- ^ „Gigantické trysky nad Austrálií“.
- ^ Phillips, T. (25. října 2019). Blízké setkání s obrovským proudem. Citováno z https://spaceweatherarchive.com/2019/10/25/close-encounter-with-a-gigantic-jet/
- ^ ELVES, primer: Ionosférický ohřev elektromagnetickými impulsy z blesku
- ^ The Free Dictionary - ELVES
- ^ B. A., vědy o Zemi. „Jak se studují skřítci“. ThoughtCo. Citováno 2020-07-10.
- ^ „Atmosférické jevy“. hrad-kaneloon.tripod.com. Citováno 2020-07-10.
- ^ B. A., vědy o Zemi. „Jak se studují skřítci“. ThoughtCo. Citováno 2020-07-10.
- ^ Phillips, Dr. Tony (2020-05-31). „Představujeme Zeleného ducha“. Spaceweather.com. Citováno 2020-07-10.
- ^ Schyma, Hank (2019-05-25). „Vysvětlení červených skřítků a modrých trysek - nový objev!“. Youtube.
- ^ B. A., vědy o Zemi. „Jak se studují skřítci“. ThoughtCo. Citováno 2020-07-10.
- ^ Lyons, Walter; Nelson, Thomas; Armstrong, Russell; Pasko, Victor; Stanley, Mark (19. 11. 2002). „OCHRANA ELEKTRICKÝCH VÝBĚRŮ Z VRCHŮ THUNDERSTORM“ (PDF).
externí odkazy
- Domovská stránka kampaně Eurosprite, která je součástí výzkumné skupiny CAL (Coupled Atmospheric Layers)
- 2. března 1999, University of Houston: Fyzici UH sledují záhady podobné bleskům Citát: „... Červení skřítci a modré trysky jsou krátké, ale silné blesky podobné bleskům, které se objevují v nadmořských výškách 40–100 km (25–60 mil) nad bouřkami ...“
- Barrington-Leigh, C. P., "ELVES : Ionosférický ohřev elektromagnetickými impulsy z blesku (primer)". Space Science Lab, Berkeley."
- "Darwin Sprites '97 Skupina vesmírné fyziky, University of Otago.
- Gibbs, W. Wayt, "Skřítci a ELVES: Bleskoví podivní bratranci blikají rychleji než samotné světlo ". San Francisco. ScientificAmerican.com.
- Barrington-Leigh, Christopher, “Výzkum VLF na stanici Palmer ".
- Šproty, trysky a obrázky a články TLE
- Vysokorychlostní video (10 000 snímků / s) pořízené Hansem Stenbaek-Nielsenem z Aljašské univerzity
- Video odhaluje „sprostá“ blesková tajemství, Livescience článek, 2007.
- Astronomický snímek NASA: Gigantické trysky nad Oklahomou (29. srpna 2007) Fotografie a videa ze dvou samostatných gigantických trysek výše Oklahoma
- Gigantické trysky mezi bouřkovým mrakem a ionosférou.
- Obrovské záhadné záblesky viděné ve vnější atmosféře
- Sprite Gallery
- http://webarchive.loc.gov/all/20020914103454/http://elf.gi.alaska.edu/
- Nekonečný krátký film inspirovaný Spritem
- Cloudové záblesky | Výzkum ZT