稍縱即逝 雷暴雲之上的「精靈」(圖)

2022-06-24 06:38 作者: 星躍整理
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紅色精靈 維基百科圖庫 作者 Eastview
美國國家航空航天局與阿拉斯加大學於1994年所拍攝的「精靈」。(圖片來源:維基百科圖庫 作者 Eastview)

你聽過「精靈」這種自然現象嗎?它存在於雷暴雲之上,會發出橙紅色的光芒閃爍於夜空中,是一種稍縱即逝的發光現象。

精靈

有一種存在於積雨雲之上的大範圍放電現象,被稱為「精靈」。「精靈」會發出橙紅色的光芒,以各種形狀閃爍出現於夜空中,會在對流層以上海拔約50到90公里處形成,是由雷暴雲與正地閃所產生,會成群地出現。「精靈」與閃電不同,並沒有閃電的高溫,而是一種冷電漿體現象,組成的電漿體更接近螢光燈內的放電物質。

公元1730年,有個記載描述雷暴雨以上有某種短暫的發光現象,據說是「精靈」最早被發現的間接證據。曾獲得諾貝爾物理學獎的英國原子物理學及核子物理學先驅查爾斯·湯姆森·里斯·威爾遜於1925年提出與其相關的理論,上層大氣能夠發生一種電擊穿現象,並曾在1956年親眼目睹極可能是「精靈」出現的現象。

公元1989年7月6日,明尼蘇達大學的科學家使用低光攝影機,偶然拍下第一張「精靈」的照片。由於這種現象可遇不可求,是種稍縱即逝的自然現象,因此人們將其稱為「精靈」。從此以後,人們開始從地面、飛機,甚至是太空拍攝到數以萬計的「精靈」出現。

精靈的特性

「精靈」現象在亞洲、澳洲、北美洲、中美洲、南美洲、歐洲、非洲中部等地都有出現,能夠使用超高速相機與圖像增強器,辨認出精靈的形狀。一般認為大規模雷暴系統中都會出現「精靈」,能夠依據形狀分為「水母精靈」、「蘿蔔精靈」、「柱狀精靈」,其中「水母精靈」規模極大,範圍達到900平方公里;「柱狀精靈」則是一種大規模放電現象。

「精靈」通常會以兩個以上成群出現,上部分呈現橙紅色,下部分則懸掛藍色的卷鬚體,上下皆有很長的延伸物,長達50到90公里的區間。「精靈」是由下方的雷暴雲與地面之間產生的正地閃引發,會出現數毫秒左右的時間,罕見的情況下可達100毫秒。

從地球拍攝「精靈」的畫面,需要大型雷暴系統的150到500公里以外沒有阻擋遮蔽視線,夜空中必須漆黑無光,雲與地面間必須產生正地閃。除此之外,使用的拍攝器材必須要對紅光十分敏感才行。如果使用每秒1萬幀的高速相機拍攝,能發現精靈是由一團直徑數十公尺的電漿球組成,會在大約海拔80公里處形成,以光速10分之1的速度往下移動,經過數毫秒後又有另一組電漿球往上移動。

精靈暈

「精靈」現象出現前,會出現一種名為「精靈暈」的現象。大約發生在前1毫秒的時間點,短暫地出現一種寬度50公里、厚度10公里的圓盤形暈。「精靈暈」的物理原理與「精靈」相同,但因電解程度太弱,而無法產生高速流動的物質,有時會與稱為「淘氣精靈」的中高層大氣極低頻率輻射放電現象搞混。

史丹福大學於公元2000年的研究指出「精靈暈」會與普通閃電(負地閃)一同出現,而東北大學的科學家於2004年研究發現「精靈」出現時也會發生低頻發光現象,代表雲以內的放電也能夠產生「精靈」。

責任編輯:星躍

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