中高层大气闪电

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高层大气放电图示

中高层大气闪电或中高层大气放电指的是一系列特殊的大气放电现象，这種放电发生的地方要远比正常闪电发生处为高。不过，因为这種放电现象缺少与对流层闪电的共通性，所以它们又被称为瞬态发光现象（TLEs，Transient Luminous Events）。TLEs包括紅電光閃靈，蓝色喷流，巨型喷流以及極低頻率輻射。

目录

历史[编辑]

早在20世纪20年代，苏格兰物理学家查尔斯·威耳逊就曾预言过，在雷雨云之上的高层大气中也会出现放电现象[1]。但一直到1989年7月6日，明尼苏达大学的科学家才取得直接的观察证据。几年后，这种现象被阿拉斯加大学的科学家命名为“閃靈”，以避免其他名称对当时所知不多的这种现象可能产生的误解。紅電光閃靈术语“红色精灵”和“蓝色喷流”在1994年的航拍实验视频播放后才为公众所熟知[2]。

紅電光閃靈[编辑]

紅電光的第一张彩色照片
主条目：紅電光閃靈

紅電光閃靈（Sprites）是一种发生在积雨云之上的大规模放电现象，其大小形态变化很大。这种现象是由云层与地面间的正闪电引起的[3]。紅電光閃靈通常呈红橙色，下部为卷须状，上部则有弧形枝状结构，有时其顶端还会出现淡红光晕[4]。该现象通常成簇发生在离地面30～90公里的高空。紅電光閃靈在1989年7月6日首次被明尼苏达大学的科学家拍摄下来，其后在世界各地都观察到了这种现象[5]。紅電光閃靈还被认为是很多发生在高海拔上的飞机无端故障的元凶[6]。

喷流[编辑]

蓝色喷流[编辑]

NASA拍摄的蓝色喷流

蓝色喷流（Blue jets）通常呈细锥形，从积雨云的顶端一直延伸到离地面40～50公里的电离层。不像红色精灵，蓝色喷流并非直接由闪电引起（但它们似乎与雷暴中的强冰雹现象有关）[7]。它们比红色精灵要亮。其蓝色可能是来自氮气分子的发射光谱。蓝色喷流在1989年10月21日由一艘经过澳大利亚上空的航天飞机初次观测到。蓝色喷流要比精灵稀少的多。到2007年为止，学界只有不到100张关于蓝色喷流的照片。这些照片绝大多数都是在1994年阿拉斯加大学对红色精灵的一次研究中拍摄的[8]。

蓝色启辉器[编辑]

蓝色启辉器（Blue starters）首次发现在一段研究雷暴的夜间飞行记录的视频中[9]，它被描述成“一种与蓝色喷流紧密相关的上行发光现象。[10]”它们要比一般的蓝色喷流更亮但却更短，长度通常不足20公里[11]。一位研究有关项目的电机工程专家维克多·P·帕斯科（Victor P. Pasko）博士描述道：“蓝色启辉器就像是没长大的蓝色喷流。[12]”

巨型喷流[编辑]

2001年9月14日，阿雷西博天文台拍下了一个长达70公里的巨大喷流——比一般喷流的两倍还要长[13]。该喷流发生在海洋上空一块积雨云的顶部，持续了不到一秒。喷流开始时像普通喷流般以50,000米每秒的速度上行，其后突然分成两股并加速到250,000米每秒[可疑 – 讨论]，到达电离层化作绚烂的闪光。

2002年7月22日，台湾在南中国海观察到了5个长度在60～70公里之间的巨型喷流，并发表在了《自然》杂志上[14][15]。这些喷流只持续了不到一秒，研究者描述其形状像大树与胡萝卜。

極低頻率輻射[编辑]

精靈（ELVES）是一种直径可達500公里左右的暗淡平缓的閃光現象，通常只能持续一毫秒[16]。它们通常发生在离积雨云100公里高的电离层中。它们的颜色一直成谜，现在一般相信是红色。極低頻率輻射在1990年10月7日法属圭亚那的一次航天任务中首次被观测到。

“精靈”得名於其英文縮寫ELVES（Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources[17]，电磁脉冲源造成的甚低频扰动与发光现象）。此名称闡述了发光的原理；电子碰撞导致的氮气分子激发（电子可能通过雷暴产生的电磁脉冲获能）。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Earle R. Williams. Sprites, Elves, and Glow Discharge Tubes. 
  2. ^ Red Sprites & Blue Jets - 1994 video.
  3. ^ Boccippio, D. J., et al. Sprites, ELF Transients, and Positive Ground Strokes. Science. 1995.8, 269: 1088–1091. doi:10.1126/science.269.5227.1088. PMID 17755531. 
  4. ^ Sterling D. Allen - Pure Energy Systems News. BLAM-O!! Power from Lightning. Pure Energy Systems. 2005 [September 24, 2007].  已忽略未知参数|dateformat= (帮助)
  5. ^ Walter A. Lyons and Michey D. Schmidt (2003). P1.39 The Discovery of Red Sprites as an Opportunity For Informal Science Education. American Meteorological Society. Retrieved on 2009-02-18.
  6. ^ STRATOCAT - Stratospheric balloons history and present. Full report on the uncontrolled free fall of a stratospheric balloon payload provoked by a Sprite. 
  7. ^ Fractal Models of Blue Jets, Blue Starters Show Similarity, Differences to Red Sprites
  8. ^ 'Red Sprites & Blue Jets - the video'[1], 'Blue Jets & Blue Starters - the video'[2].
  9. ^ Examples may be seen in the clip 'Blue Jets & Blue Starters - the video' [3].
  10. ^ THE ROLE OF THE SPACE SHUTTLE VIDEOTAPES IN THE DISCOVERY OF SPRITES, JETS AND ELVES
  11. ^ Blue jets
  12. ^ Fractal models of blue jets, blue starters show similarity, differences to red sprites
  13. ^ V.P. Pasko, M.A. Stanley, J.D. Matthews, U.S. Inan, and T.G. Wood (March 14, 2002) "Electrical discharge from a thundercloud top to the lower ionosphere," Nature, vol. 416, pages 152-154.
  14. ^ http://sprite.phys.ncku.edu.tw/new/news/0626_presss/nature01759_r.pdf
  15. ^ Giant jets caught on camera
  16. ^ Elves: Ionospheric Heating By the Electromagnetic Pulses from Lightning
  17. ^ The Free Dictionary - ELVES

外部链接[编辑]

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