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难以捉摸的蓝色闪电在雷暴上方跳舞的画面被拍摄到

在孟加拉湾上空拍摄到像蓝色喷流这样的瞬时发光现象,揭示了隐藏的大气现象。

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在孟加拉湾上空拍摄到的蓝色喷流。(来源:ESA) 在地球的高层大气中,蓝色喷流、红色精灵、精灵、光环、巨怪和矮人划过太空,很少被人眼捕捉到。这些混合了神话色彩的术语都是瞬时发光现象的名称,或者简单地说,就是跳跃在雷暴云顶的闪电形式。飞机飞行员曾报告见过它们,但由于其难以捉摸的性质,很难对其进行研究。然而,欧洲航天局宇航员安德烈亚斯·摩根森(Andreas Morgensen)在2015年9月国际空间站期间,拍摄了数百次掠过正在猛烈袭击孟加拉湾雷暴的蓝色喷流,证实了一种神秘的大气现象。

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根据摩根森和丹麦国家空间研究所的研究人员的说法,这些观测是同类中的首次,并提供了对理解不足的大气现象的难得一瞥。他的工作发表在《地球物理研究快报》杂志上,也证明了国际空间站是研究矮人和精灵的理想实验室,并且计划中的后续任务应该会揭示更多。

@Space_Station@Astro_Andreas拍摄到的蓝色喷流,证实了新的天气现象。@ISS_Research更多:https://#/VmGybLIp0tpic.twitter.com/F83zaigOEW

— Human Spaceflight (@esaspaceflight) 2017年2月8日

绝佳的视角

雷暴云就像电气蛋糕,具有负电荷和正电荷离子交替分层。气流撕裂天空蛋糕,挤压层,并颠倒它们的堆叠顺序。当底层电荷与地电荷不同时——闪电。这似乎也适用于大气层更高处的层,但瞬时发光现象不是向下击打地球,而是向太空放电。当然,你需要处于云层之上才能看到它们;因此,它们很难研究。

产生脉动蓝色喷流的雷暴云的逐帧图像。(来源:DOI: 10.1002/2016GL071311)

第一次看到红色精灵是在1989年,它促使研究人员向上方雷暴云望去,看看上方还有什么在发生。

自那时以来,科学家们利用卫星研究空间闪电,但它们的视角并不理想,难以收集关于精灵和喷流的数据。然而,国际空间站由于其较低的轨道,非常适合记录这类事件。这正是Thor实验的目的,该实验由第一位登上国际空间站的丹麦宇航员摩根森进行。他使用一台设置调整到合适状态的尼康D4相机,当天气预报预示有风暴时,便从俄罗斯“皮尔斯”舱的窗户向外观察。

各种瞬时发光现象的类型。(来源:D D Sentman,阿拉斯加大学费尔班克斯分校)

9月8日,他在印度附近拍摄了一次壮观的景象,在一段160秒的视频中记录了云层上方245次蓝色闪光。这些闪光宽约1公里,高约18公里。尚不清楚这些蓝色闪光的原因;事实上,科学家们也不确定常见的云地闪电是如何形成的。这些来自雷暴的电荷可能会改变高层大气中的化学成分,这可能对地球的辐射平衡产生影响。例如,氮和电之间的相互作用被认为赋予了红色精灵它们的颜色

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然而,科学家们需要了解更多关于这些现象才能得出任何确切的结论,

他们将获得一些帮助。今年晚些时候,大气-空间相互作用监测器(ASIM)将前往国际空间站,持续监测雷暴——梳理大气中瞬时发光现象。ASIM实验将在两个紫外光学波段以及X射线和伽马射线中观测这些现象。

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有了ASIM提供的图像,科学家们或许能更接近理解这些色彩斑斓的闪光的物理原理。

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