各角度都拍一下,高層大氣罕見放電現象被三方鏡頭捕捉

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 21 日 15:56 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


和我們習以為常的低層大氣閃電不同,中高層大氣中有許多更壯觀的瞬態發光現象,那些電花向外太空延伸,只是我們看不太到、也很難從地面捕捉。那如果這些事件在被軌道衛星幸運拍攝的同時也被地面陣列捕捉、甚至還有「閃電狂熱者」用自己的相機拍到,機率該有多小呢?

捷克科學院大氣物理研究所有 1 名狂熱的閃電獵人 Martin Popek,不只拍下了這些罕見事件照片,還與歐洲太空總署 Swarm衛星群的測量結果吻合,為相關研究提供了另一個相當有力的觀察維度。

中高層大氣放電現象是發生在大氣高處的光學現象,與對流層閃電不同,前者又被稱為瞬態發光事件(Transient Luminous Events,TLEs),發生時間非常短暫,僅持續 1 毫秒到 2 秒不等,很難從地面上看到,加上光線微弱,除了透過軌道衛星幸運捕捉外,通常只能在夜間以高靈敏設備拍攝。

瞬態發光事件還可依不同顏色、規模等特徵細分為紅色精靈(Red sprites)、藍色噴流(Blue jets)、巨大噴流(Gigantic jet)、淘氣精靈(ELVES)類型,比如紅色精靈是大型雷暴系統(積雨雲)上方約 50~90 公里的大型放電現場,呈紅橙色,有時頂端還會出現淡紅光暈因此又被稱為紅閃,被認為是很多高海拔飛行器無端故障的元兇。

長期以來,科學家們一直想知道瞬態發光事件是否會導致地球磁場波動,根據最近一篇發表於《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)的新論文,科學家使用歐洲太空總署 Swarm 衛星群與 WERA 極低頻電波定位陣列的觀測數據,提供了瞬態發光事件與上部電離層磁場波動聯繫的證據。

團隊證明閃電可以產生洩漏到電離層上部的超低頻波動,也就是說有些閃電非常強大,能從雷暴系統向上傳播數百公里甚至擾動地球磁場,而科學家透過 WERA 陣列能夠定位發生在地球上任何一處強大放電產生的極低頻 (ELF) 電磁波,並重建重要物理參數,這些強大放電來源包括瞬態發光事件,研究人員舉例,一束普通閃電攜帶的能量可為 20 輛電動車充電,但瞬態發光事件產生的能量能為 800 多輛電動車充電。

現在,同樣事件多了捷克科學院大氣物理研究所 Martin Popek 從地面相機捕捉的觀察角度,已被證明與 Swarm 衛星群及 WERA陣列的測量結果相吻合,對團隊的研究非常有價值,也為改進電離層科學模型貢獻了一份心力。

(首圖來源:歐洲太空總署

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