各角度都拍一下,高层大气罕见放电现象被三方镜头捕捉

和我们习以为常的低层大气闪电不同,中高层大气中有许多更壮观的瞬态发光现象,那些电花向外太空延伸,只是我们看不太到、也很难从地面捕捉。那如果这些事件在被轨道卫星幸运拍摄的同时也被地面数组捕捉、甚至还有“闪电狂热者”用自己的相机拍到,几率该有多小呢?

捷克科学院大气物理研究所有1名狂热的闪电猎人Martin Popek,不只拍下了这些罕见事件照片,还与欧洲太空总局Swarm卫星群的测量结果吻合,为相关研究提供了另一个相当有力的观察维度。

中高层大气放电现象是发生在大气高处的光学现象,与对流层闪电不同,前者又被称为瞬态发光事件(Transient Luminous Events,TLEs),发生时间非常短暂,仅持续1毫秒到2秒不等,很难从地面上看到,加上光线微弱,除了通过轨道卫星幸运捕捉外,通常只能在夜间以高灵敏设备拍摄。

瞬态发光事件还可依不同颜色、规模等特征细分为红色精灵(Red sprites)、蓝色喷流(Blue jets)、巨大喷流(Gigantic jet)、淘气精灵(ELVES)类型,比如红色精灵是大型雷暴系统(积雨云)上方约50~90公里的大型放电现场,呈红橙色,有时顶端还会出现淡红光晕因此又被称为红闪,被认为是很多高海拔飞行器无缘无故故障的元凶。

长期以来,科学家们一直想知道瞬态发光事件是否会导致地球磁场波动,根据最近一篇发布于《地球物理研究通信》(Geophysical Research Letters)的新论文,科学家使用欧洲太空总局Swarm卫星群与WERA极低频电波定位数组的观测数据,提供了瞬态发光事件与上部电离层磁场波动联系的证据。

团队证明闪电可以产生泄露到电离层上部的超低频波动,也就是说有些闪电非常强大,能从雷暴系统向上传播数百公里甚至扰动地球磁场,而科学家通过WERA数组能够定位发生当地球上任何一处强大放电产生的极低频(ELF) 电磁波,并重建重要物理参数,这些强大放电来源包括瞬态发光事件,研究人员举例,一束普通闪电携带的能量可为20辆电动汽车充电,但瞬态发光事件产生的能量能为800多辆电动汽车充电。

现在,同样事件多了捷克科学院大气物理研究所Martin Popek从地面相机捕捉的观察角度,已被证明与Swarm卫星群及WERA数组的测量结果相吻合,对团队的研究非常有价值,也为改进电离层科学模型贡献了一份心力。

(首图来源:欧洲太空总局)