✖


Jump to content

Спрайт (молния)

Не путать со Sprite (компьютерная графика) .
Спрайт на горизонте, с молнией внизу в тропосфере и над зеленой линией свечения воздуха в верхней мезопаузе и на границе с космосом (яркий свет вверху — Луна).

Спрайты или красные спрайты — это крупномасштабные электрические разряды , которые происходят в мезосфере , высоко над грозовыми облаками или кучево-дождевыми облаками , порождая разнообразный диапазон визуальных форм, мерцающих в ночном небе. Обычно они вызываются разрядами положительных молний между нижележащей грозовой тучой и землей.

Только

[ редактировать ]

Спрайты выглядят как светящиеся красно-оранжевые вспышки. Они часто встречаются скоплениями над тропосферой на высоте 50–90 км (31–56 миль). Спорадические визуальные сообщения о спрайтах восходят как минимум к 1886 году. [1] Впервые их сфотографировали 4 июля 1989 года. [2] ученые и впоследствии из Университета Миннесоты тысячи раз были засняты на видеозаписи.

Спрайты иногда неточно называют молниями верхних слоев атмосферы . Однако это явления холодной плазмы , которым не хватает температуры горячего канала тропосферной молнии, поэтому они больше похожи на разряды люминесцентных трубок , чем на грозовые разряды. Спрайты связаны с различными другими оптическими явлениями в верхних слоях атмосферы, включая голубые струи и ЭЛЬВЫ . [1]

История

[ редактировать ]

Самый ранний известный отчет принадлежит Тойнби и Маккензи в 1886 году. [3] Нобелевский лауреат Ч.ТР. Уилсон в 1925 году на теоретических основаниях предположил, что электрический пробой может произойти в верхних слоях атмосферы, а в 1956 году он стал свидетелем того, что, возможно, могло быть спрайтом. Впервые они были задокументированы фотографически 6 июля 1989 года, когда ученые из Университета Миннесоты с помощью видеокамеры при слабом освещении случайно запечатлели первое изображение того, что впоследствии стало известно как спрайт. [4]

Через несколько лет после открытия их назвали спрайтами (духами воздуха) из-за их неуловимой природы. [5] После видеосъемки 1989 года спрайты были сняты с земли, с самолетов и из космоса и стали предметом интенсивных исследований. Высокоскоростное видео, снятое Томасом Эшкрафтом , Джейкобом Л. Харли, Мэтью Дж. МакХаргом и Хансом Нильсеном в 2019 году со скоростью около 100 000 кадров в секунду, достаточно быстрое, чтобы обеспечить более подробную информацию о том, как развиваются спрайты. Однако, согласно блогу НАСА APOD, несмотря на то, что на протяжении более 30 лет это фиксируется на фотографиях и видео, «основная причина» спрайтовой молнии остается неизвестной, «кроме общей связи с положительной молнией от облака к земле». НАСА также отмечает, что не во всех штормах наблюдаются спрайтовые молнии. [6]

В 2016 году спрайты наблюдались во время прохождения урагана «Мэттью» через Карибское море. [7] Роль спрайтов в тропических циклонах в настоящее время неизвестна. [8]

Характеристики

[ редактировать ]
  • Различные виды электрических явлений в атмосфере
    Различные виды электрических явлений в атмосфере
  • Спрайт с Международной космической станции (справа вверху, бледно-красный над молнией).
    Спрайт с Международной космической станции (справа вверху, бледно-красный над молнией).
  • Спрайт МКС выше; увеличено
    Спрайт МКС выше; увеличено
  • Еще один кадр из первого цветного клипа спрайта.
    Еще один кадр из первого цветного клипа спрайта.

Спрайты наблюдались над Северной Америкой . [9] Центральная Америка , Южная Америка , [10] Европа , [11] в Центральной Африке ( Заир ), Австралии , Японском море и Азии Считается, что они возникают во время большинства крупных грозовых систем .

Роджер (1999) классифицировал три типа спрайтов в зависимости от их внешнего вида. [1]

  • Спрайт-медуза - очень большой, до 50 на 50 км (31 на 31 милю).
  • Спрайт-колонна (С-спрайт) — масштабные электрические разряды над землей, которые до сих пор до конца не изучены.
  • Спрайт моркови — спрайт-столбец с длинными завитками.

Спрайты окрашены в красновато-оранжевый цвет. [5] в их верхних областях с голубоватыми свисающими усиками внизу, которым может предшествовать красноватый ореол. Они длятся дольше, чем обычные разряды в нижней стратосфере, которые обычно длятся несколько миллисекунд и обычно вызываются разрядами положительных молний между грозовым облаком и землей. [12] хотя также наблюдались спрайты, созданные отрицательными вспышками земли. [13] Они часто встречаются группами по два или более человек и обычно охватывают диапазон высот от 50 до 90 километров (от 31 до 56 миль), при этом что-то вроде усиков свисает внизу, а ветви достигают вверху. [5]

со скоростью 10 000 кадров в секунду Оптическое изображение с помощью высокоскоростной камеры показало, что спрайты на самом деле представляют собой скопления небольших, декаметрового масштаба (10–100 м или 33–328 футов) ионизационных шаров, которые запускаются на высоте около 80 км ( 50 миль), а затем двигаться вниз со скоростью до десяти процентов скорости света , а через несколько миллисекунд за ними следует отдельный набор ионизирующих шаров, движущихся вверх. [14] Спрайты могут быть смещены по горизонтали на расстояние до 50 км (31 миль) от места удара молнии, с временной задержкой после удара молнии, которая обычно составляет несколько миллисекунд, но в редких случаях может достигать 100 миллисекунд.

На этом кадре с МКС виден красный спрайт над Восточной Азией непосредственно перед 0:07, прямо над большой вспышкой молнии в правом верхнем углу кадра.

Для съемки спрайтов с Земли должны присутствовать особые условия: 150–500 км (93–311 миль) ясной видимости до мощной грозы с положительной молнией между облаком и землей, записывающее оборудование, чувствительное к красному цвету, и черное неосвещенное небо. . [15]

Механизм

[ редактировать ]

Спрайты возникают в верхней части мезосферы на высоте около 80 км в ответ на электрическое поле, создаваемое вспышками молний во время гроз. Когда достаточно сильный положительный удар молнии переносит заряды на землю, верхняя часть облака остается с сильно отрицательным суммарным зарядом. Его можно смоделировать как квазистатический электрический диполь, и в течение менее 10 миллисекунд сильное электрическое поле в области над грозой генерируется . При низком давлении верхней мезосферы напряжение пробоя резко снижается, что позволяет электронной лавине . возникнуть [16] [17] Спрайты приобретают свой характерный красный цвет в результате возбуждения азота в среде низкого давления верхней мезосферы. При таких низких давлениях тушение атомарным кислородом происходит намного быстрее, чем тушение азотом, что позволяет доминировать выбросам азота, несмотря на отсутствие разницы в составе. [18] [19]

Спрайт-ореол

[ редактировать ]

Спрайтам иногда примерно на 1 миллисекунду предшествует ореол спрайта , область слабых временных оптических излучений в форме блина примерно 50 километров (31 миль) в поперечнике и 10 километров (6,2 мили) в толщину. Центр гало находится на высоте около 70 километров (43 миль) над местом первоначального удара молнии. Считается, что эти ореолы создаются тем же физическим процессом, который производит спрайты, но для которого ионизация слишком слаба, чтобы преодолеть порог, необходимый для образования стримеров. Их иногда путают с ЭЛЬВАМИ из-за визуального сходства и кратковременности. [20] [21] [22]

Исследования, проведенные в Стэнфордском университете в 2000 году, показывают, что, в отличие от спрайтов с яркой вертикальной столбчатой ​​структурой, появление ореолов спрайтов не является чем-то необычным в сочетании с нормальными (отрицательными) грозовыми разрядами. [22] Исследование, проведенное в 2004 году учеными из Университета Тохоку, показало, что очень низкочастотные излучения происходят одновременно со спрайтом, что указывает на то, что спрайты могут генерироваться разрядом внутри облака. [23]

[ редактировать ]

Спрайты обвиняют в необъяснимых происшествиях, связанных с движением транспортных средств на большой высоте над грозами. Одним из примеров этого является неисправность шара НАСА, стратосферного запущенного 6 июня 1989 года из Палестины, штат Техас . Воздушный шар пострадал от неконтролируемого выброса полезной нагрузки во время полета на высоте 120 000 футов (37 000 м) над грозой недалеко от Грэма, штат Техас . Спустя несколько месяцев после аварии расследование пришло к выводу, что инцидент спровоцировала «молния», летящая вверх из облаков. [24] Атрибуция аварии спрайту была сделана задним числом, поскольку этот термин был придуман только в конце 1993 года.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Роджер, CJ (1999). «Красные спрайты, восходящая молния и ОНЧ-возмущения». Обзоры геофизики . 37 (3): 317–336. дои : 10.1029/2001JA000283 .
  2. ^ «НАСА - Самородок гелиофизики: видим спрайты» .
  3. ^ Тойнби, Генри (14 января 1886 г.). «Метеорологические явления (письмо)» . Природа . 33 (846): 245. дои : 10.1038/033245d0 . S2CID   4128139 .
  4. ^ Франц, Р.К.; Немзек, Р.Дж.; Винклер, младший (1990). «Телевидение большого электрического разряда, направленного вверх, над грозовой системой». Наука . 249 (4964): 48–51. Бибкод : 1990Sci...249...48F . дои : 10.1126/science.249.4964.48 . ПМИД   17787625 . S2CID   9343018 .
  5. ^ Jump up to: а б с Сентман, Д.Д.; Уэскотт, EM; Осборн, ДЛ; Хэмптон, ДЛ; Хивнер, MJ (1995). «Предварительные итоги авиационной кампании Sprites94: 1. Красные спрайты». Геофиз. Рез. Летт . 22 (10): 1205–1208. Бибкод : 1995GeoRL..22.1205S . дои : 10.1029/95GL00583 .
  6. ^ «Спрайт-молния со скоростью 100 000 кадров в секунду» . APOD.NASA.gov . Астрономическая картинка дня НАСА (блог «Астрономическая картина дня») . Проверено 19 июля 2022 г.
  7. ^ «Редкие красочные молнии танцуют над ураганом Мэтью» . Нэшнл Географик . 3 октября 2016 года. Архивировано из оригинала 4 октября 2016 года . Проверено 3 октября 2016 г.
  8. ^ «Ураган Мэтью и оркестр дня/ночи» . Кооперативный институт метеорологических спутниковых исследований . Университет Висконсина-Мэдисона. 7 октября 2016 г. Проверено 3 ноября 2016 г.
  9. ^ Кэти Берри (1994). Захватывающие цветные вспышки, зафиксированные над электрическими бурями. НАСА . Проверено 18 февраля 2009 г.
  10. ^ Дон Сэвидж и Кэти Берри (1995). Спрайты впервые подтверждены из-за штормов за пределами США. НАСА . Проверено 18 февраля 2009 г.
  11. ^ «Редкое атмосферное явление, наблюдаемое в Арме» . Архивировано из оригинала 5 сентября 2013 года . Проверено 21 августа 2013 г.
  12. ^ Бочиппио, диджей; Уильямс, скорая помощь; Хекман, С.Дж.; Лайонс, Вашингтон; Бейкер, IT; Болди, Р. (август 1995 г.). «Спрайты, переходные процессы ELF и положительные удары по земле». Наука . 269 ​​(5227): 1088–1091. Бибкод : 1995Sci...269.1088B . дои : 10.1126/science.269.5227.1088 . ПМИД   17755531 . S2CID   8840716 .
  13. ^ Лу, Гаопэн; Каммер, Стивен А; Блейксли, Ричард Дж; Вайс, Стефани; Бизли, Уильям Х (2012). «Морфология молнии и изменение момента импульсного заряда при отрицательных ударах с высоким пиковым током». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 117 (Д4): н/д. Бибкод : 2012JGRD..117.4212L . CiteSeerX   10.1.1.308.9842 . дои : 10.1029/2011JD016890 .
  14. ^ Стенбек-Нильсен, ХК; МакХарг, МГ; Канмаэ, Т.; Сентман, Д.Д. (6 июня 2007 г.). «Наблюдаемые скорости излучения в головках спрайтовых стримеров» . Геофиз. Рез. Летт . 34 (11): L11105. Бибкод : 2007GeoRL..3411105S . дои : 10.1029/2007GL029881 . Л11105.
  15. ^ Грин, Джеспер. «Первые датские «красные спрайты», пойманные в Силькеборге». Архивировано 22 августа 2012 г., в Wayback Machine Датском метеорологическом институте , 20 августа 2012 г. Проверено: 20 августа 2012 г.
  16. ^ Зонненфельд, Ричард Г.; Хагер, Уильям В. (1 мая 2013 г.). «Обращение электрического поля в сигнатуре электрического поля спрайта» . Ежемесячный обзор погоды . 141 (5): 1731–1735. Бибкод : 2013MWRv..141.1731S . doi : 10.1175/MWR-D-12-00220.1 . ISSN   1520-0493 .
  17. ^ Пасько, вице-президент; Инан, США; Белл, ТФ; Тараненко Ю.Н. (март 1997 г.). «Спрайты, полученные в результате квазиэлектростатического нагрева и ионизации в нижней ионосфере» . Журнал геофизических исследований: Космическая физика . 102 (А3): 4529–4561. Бибкод : 1997JGR...102.4529P . дои : 10.1029/96JA03528 . ISSN   0148-0227 .
  18. ^ Сентман, Д.Д.; Стенбек-Нильсен, ХК; МакХарг, МГ; Моррилл, Дж. С. (16 июня 2008 г.). «Плазмохимия спрайтовых стримеров» . Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 113 (Д11). Бибкод : 2008JGRD..11311112S . дои : 10.1029/2007JD008941 . ISSN   0148-0227 .
  19. ^ Лю, Нингю; Пасько, Виктор П. (март 2005 г.). «Молекулярный азот системы полос LBH в дальнем УФ-излучении спрайтовых стримеров» . Письма о геофизических исследованиях . 32 (5). Бибкод : 2005GeoRL..32.5104L . дои : 10.1029/2004GL022001 . ISSN   0094-8276 .
  20. ^ Рина Миясато, Хироши Фукуниси, Юкихиро Такахаши, Майкл Дж. Тейлор, Ганс. К. Стенбек-Нильсен (2002). Характеристики ореолов спрайтов, вызванных молниями, и механизмы их генерации. Родное село Академического общества. Проверено 18 февраля 2009 г. [ мертвая ссылка ]
  21. ^ Кристофер Баррингтон Ли (2000). Спрайтовые ореолы. Архивировано 17 сентября 2008 г. в Wayback Machine Стэнфордского университета . Проверено 18 февраля 2008 г.
  22. ^ Jump up to: а б Баррингтон-Ли, К. П., США Инан и М. Стэнли, «Идентификация спрайтов и эльфов с помощью усиленной видео и широкополосной фотометрии», J. Geophys. Рез. 106, № 2, февраль 2001 г.
  23. ^ Окубо, А.; Фукуниси, Х.; Такахаши, Ю.; Адачи, Т. (2005). «Сферические доказательства VLF / ELF активности разрядов в облаках, вызывающих спрайты». Письма о геофизических исследованиях . 32 (4): L04812. Бибкод : 2005GeoRL..32.4812O . дои : 10.1029/2004GL021943 . S2CID   53059204 .
  24. ^ СТРАТОКАТ (2009). «Данные стратосферного шара, запущенного 5 июня 1989 года из Колумбийского научного аэростата, Палестина, Техас, США, для наблюдения за молекулами, сделанными флуоресцентными с помощью лазера» . Проверено 18 февраля 2009 г.
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме спрайтов (молний) .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sprite_(lightning)&oldid=1237767813"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 291e48929a175087fdba942f04cee7ff__1722413880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/29/ff/291e48929a175087fdba942f04cee7ff.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Sprite (lightning) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)