Спрайт (молния)

Не путать с Sprite (компьютерная графика) .

Спрайт над Юго -Восточной Азией , как видно из космоса.

Спрайты или красные спрайты представляют собой крупномасштабные электрические разряды , которые возникают в мезосфере , высоко над облаками грозы или кумулонимбусом , что приводит к разнообразному диапазону визуальных форм, мерцающих в ночном небе. Они обычно вызывают разряды положительной молнии между основным грозом и землей.

Только

• 
  Спрайт на горизонте, с молнией внизу в тропосфере и над зеленой линией воздушного потока в верхней мезопаузе и граничал с пространством (яркий свет над луной).
• 
  Первый цвет изображения спрайта, взятый с самолета
• 
  Спрайт над Лаосом , как видно из международной космической станции

Спрайты появляются в виде ярких красных оранжевых вспышек. Они часто встречаются в кластерах над тропосферой в диапазоне высоты 50–90 км (31–56 миль). Спорадические визуальные отчеты о спрайтах возвращаются, по крайней мере, к 1886 году. Они были впервые сфотографированы 4 июля 1989 года, учеными из Университета Миннесоты и впоследствии были запечатлены в видеозаписи тысячи раз.

Спрайты иногда неточно называют верхней атмосферной молнией . Тем не менее, это холодные явления в плазме , в которых отсутствуют температуры горячих каналов тропосферной молнии, поэтому они больше сродни сбросам флуоресцентной трубки, чем к разрядам молнии. Спрайты связаны с различными другими атмосферными оптическими явлениями, включая синие струи и эльфы .

История

Самый ранний известный отчет - Toynbee и Mackenzie в 1886 году. Нобелевский лауреат CTR Wilson предположил в 1925 году по теоретическим основаниям, что в верхней атмосфере может возникнуть электрическая распада, и в 1956 году он стал свидетелем того, что могло быть спрайтом. Сначала они были задокументированы фотографически 6 июля 1989 года, когда ученые из Университета Миннесоты , используя видеокамеру с низкой освещением, случайно запечатлели первое изображение того, что впоследствии станет известным как спрайт.

Через несколько лет после их открытия они были названы спрайтами (воздуха) после их неуловимой природы. С момента захвата видео 1989 года спрайты были изображены с земли, с самолетов и космоса и стали предметом интенсивных исследований. Показанное высокоскоростное видео, которое было снято Томасом Эшкратом , Джейкобом Л. Харли, Мэтью Г. Мчаргом и Гансом Нильсеном в 2019 году со скоростью около 100 000 кадров в секунду, достаточно быстро, чтобы обеспечить лучшую детализацию того, как развиваются спрайты. Однако, согласно блогу APOD НАСА, несмотря на то, что его записали на фотографиях и видео в течение более 30 лет, «основная причина» Спрайт-Молния остается неизвестной, «помимо общей ассоциации с позитивной молнией в облаке к земле». НАСА также отмечает, что не все штормы демонстрируют спрайт молнии.

В 2016 году спрайты наблюдались во время прохода урагана Мэтью через Карибский бассейн. Роль спрайтов в тропических циклонах в настоящее время неизвестна.

Характеристики

• 
  Различные типы электрических явлений в атмосфере
• 
  Спрайт, увиденная на международной космической станции (вверху справа, слабый красный над молнией).
• 
  ISS Sprite изображение выше; увеличился
• 
  Еще один выстрел из первого цветового зажима спрайта.

Спрайты наблюдались над Северной Америкой , Центральная Америка , Южная Америка , Европа , Центральная Африка ( Заир ), Австралия , Море Японии и Азии , и, как полагают, встречаются во время большинства больших систем грозы.

Роджер (1999) классифицировал три типа спрайтов на основе их визуального внешнего вида.

• Спрайт медузы - очень большой, до 50 на 50 км (31 на 31 миль).
• Спрайт колонки (C-Sprite)-крупномасштабные электрические разряды над Землей, которые до сих пор не полностью поняты.
• Морковный спрайт - спрайт колонны с длинными усиками.

Спрайты цветные красновато-оранжевые В их верхних областях, с голубоватыми висячими усиками внизу, и им может предшествовать красновато -ореол. Они длятся дольше, чем обычные нижние стратосферные разряды, которые обычно в течение нескольких миллисекунд и обычно вызываются разрядами положительной молнии между громом и землей, Хотя спрайты, генерируемые отрицательными вспышками заземления, также наблюдались. Они часто встречаются в кластерах из двух или более и обычно охватывают диапазон высоты от 50 до 90 километров (от 31 до 56 миль), с тем, что, по -видимому, висят внизу, и ветви, достигающие выше.

в 10 000 кадров на секунду Оптическая визуализация с использованием высокоскоростной камеры показала, что спрайты на самом деле представляют собой кластеры малых шкал декаметрового, (10–100 м или 33–328 футов) ионизации, которые запущены на высоте около 80 км ( 50 миль), а затем двигаться вниз со скоростью до десяти процентов от скорости света , а затем через несколько миллисекундов отдельным набором движущихся шариков ионизации вверх. Спрайты могут быть горизонтально перемещены до 50 км (31 миль) из расположения базового удара молнии, с задержкой во времени после молнии, которая обычно составляет несколько миллисекунд, но в редких случаях может быть до 100 миллисекунд.

На этом кадре из МКС изображен красный спрайт над Восточной Азией непосредственно перед 0:07, непосредственно над большим молниеносным вспышкой в ​​верхней части правого кадра.

Чтобы снять спрайты с Земли, должны присутствовать особые условия: 150–500 км (93–311 миль) с ясным видом на мощную грозу с позитивной молнией между облаком и землей, красно-чувствительным оборудованием для записи и черным неосвещенным небом Полем

Механизм

Спрайты встречаются около вершины мезосферы на высоте около 80 км в ответ на электрическое поле, генерируемое молнией, вспышками в нижних грозах. Когда достаточно большой положительный удар молнии несет зарядки на землю, облачный верх остается с сильно отрицательным чистым зарядом. Это может быть смоделировано как квазистатический электрический диполь, а в течение менее 10 миллисекунд сильное электрическое поле в области над грозой генерируется . В низком давлении верхней мезосферы напряжение разрушения резко уменьшается, что позволяет электронный лавина . возникнуть Спрайты получают свой характерный красный цвет от возбуждения азота в среде низкого давления верхней мезосферы. При таком низком газете давления атомным кислородом намного быстрее, чем у азота, что позволяет доминировать выбросы азота, несмотря на отсутствие различий в составе.

Спрайт ореол

Спрайтам иногда предшествует примерно на 1 миллисекунд, с помощью гало- спрайта , блинной области со слабыми, переходными оптическими выбросами примерно 50 километров (31 миль) и 10 километров (6,2 миль). Ореол центрируется на высоте около 70 километров (43 мили) над начальным ударом молнии. Считается, что эти ореолы производятся тем же физическим процессом, который производит спрайты, но для которых ионизация слишком слаба, чтобы пересечь порог, необходимый для формирования стримера. Иногда они ошибаются за эльфов из -за их визуального сходства и короткого продолжительности.

Исследования, проведенные в Стэнфордском университете в 2000 году, показывают, что, в отличие от спрайтов с яркой вертикальной столбчатой ​​структурой, возникновение гало -ореота Sprite не является необычным в связи с нормальными (отрицательными) сбросами молнии. Исследования в 2004 году учеными из Университета Тохоку показали, что очень низкочастотные выбросы происходят в то же время, что и спрайт, что указывает на то, что разряд в облаке может генерировать спрайты.

Связанный повреждение самолета

Спрайты были обвинены в иначе необъяснимых несчастных случаев, включающих автомобильные операции на высоких высотах над грозами. Одним из примеров этого является неисправность воздушного шара НАСА, стратосферного запущенного 6 июня 1989 года из Палестины, штат Техас . Баллон потерпел бескоммузиру, выпущенную полезной нагрузкой, когда вылетел на 120 000 футов (37 000 м) над грозой возле Грэма, штат Техас . Через несколько месяцев после аварии расследование пришло к выводу, что «болт молнии», движущаяся вверх от облаков, спровоцировала инцидент. Атрибуция аварии к спрайту была сделана задним числом, поскольку этот термин не был придуман до конца 1993 года.

Смотрите также

• Верхняя атмосферная молния (включает синие самолеты)
• Аврора (астрономия)
• Кататумбо молния
• Визуальные явления космического луча

Внешние ссылки

• «Красные спрайты и синие самолеты» - цифровой захват видео VHS, распространяемого в 1994 году Университетом Аляски Фэрбенкс , который популяризировал термины
• «Красные спрайты и синие самолеты» . Архивировано из оригинала 14 сентября 2002 года . Получено 20 августа 2012 года . - Веб -страница Университета Аляски Фэрбенкс
• Наземные и воздушные наблюдения спрайтов и струй
• Darwin Sprites '97 Космическая физическая группа, Университет Отаго
• Спрайты, струи и картинки и статьи
• Спрайты в Европе: блог европейских участников
• Канма, Т.; Stenbaek-Nielsen, HC; MCHARG, MG; Haaland, RK (2010). «Наблюдение спектров синего спрайта при 10000 кадров в секунду» . Геофий. Резерв Летал ​ 37 (13): L13808. Bibcode : 2010georl..3713808K . doi : 10.1029/2010gl043739 .
• «Таинственный спрайт сфотографирован Астронавтом МКС: большая картинка» . Архивировано из оригинала 14 июля 2012 года . Получено 13 июля 2012 года . {{cite web}}: CS1 Maint: Bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
• Короткая профессиональная биография доктора Джеффа 'MCHARG
• Сайт фотографии Petapixel опубликовал ссылку на очень редкую и очень четкую фотографию спрайта, сделанного фотографом Майком Холлингсхедом. Статья на фотографе снимает редкую фотографию спрайта с помощью Aurora
• На краю космоса - программа NOVA , которая исследует феномен спрайтов
• Красные спрайты над Адриатическим морем , увиденным из Чешской Республики (14 января 2019 г.)