震惊!喜马拉雅山脉爆发红色精灵闪电,预示着什么?

突袭红色精灵闪电

红色精灵闪电形成于大气层的中间层,形状有环形、喷射DC和水母。是雷击产生电磁波的结果。它只在空气中存在十分之几秒,难以捉摸。

伴有雷暴的高空大气放电现象通常发生在雷雨云顶距地面约30至90公里的高度。红灵的上部是红色,底部逐渐变成蓝色。灵的宽度大概五到十公里,持续时间大概十到一百毫秒,像闪电一样转瞬即逝。由于这些发光体呈红色,在空中出现的时间不到三十分之一秒,像精灵一样难以捉摸,因此科学家称之为“红色精灵”。

红色精灵闪电的形成原理

“红色精灵”是闪电引起的几种中高空发光现象之一。可能的原因如下:一般来说,闪电起源于带负电的云层底部,落到地表。

偶尔闪电来源于云顶积累的大量正电荷,所以闪电发生后,电离层和云顶有很强的电场,吸引电子向上运动。在运动的过程中,会和气体分子发生碰撞。如果产生的电场足够强,周围的空气足够稀薄,电子在与空气分子碰撞之前可以获得相当高的能量。当电子撞击空气分子时,会撞击激发态,导致分子发光,产生红色精灵等短暂的高空发光现象。

理论上,这种现象发生在40到90公里的高空。最亮的红色精灵是人眼可以看到的,但很久以来都不为人所知。原因是它发生在极亮的云地闪电之后,所以上述现象并没有特别引起科学家的注意。红色精灵的发光时间通常不到三十分之一秒,亮度通常不是很亮,所以它们出现的几率相当低。因此,科学家必须使用高灵敏度相机连续记录雷雨云,才能记录这种短暂的高空发光现象。

为什么高空闪电五颜六色?

在中高层大气中,由于空气非常稀薄,突破介质所需的电场强度要比地表小得多。因此,高强度闪电放电产生的电磁场可以导致中高层大气介质的击穿,产生各种形式的瞬态发光现象,如红色精灵、巨型喷流、蓝色喷流等。

据闪电研究人员介绍,虽然空中的高度和能量强度不同,但红色精灵、巨型喷流和蓝色喷流本质上是一样的,都是雷暴云上空空气介质击穿产生的发光现象。“这三者就像一棵树从树干到树冠的不同部分”。

蓝色急流是发生在雷暴云顶,不受云顶束缚向上发展的闪电。相对来说,可以到达低空,出现在距离地面30-40公里左右的空中。它的形状是蓝色的,又细又直,像一棵小树苗。

比蓝色喷气机更壮观的是一架像树冠一样的巨大喷气机。巨喷是一种非常罕见的放电现象,雷雨云中的闪电通道从雷雨云顶逸出,发展到离地约50至90公里的高度,持续时间一般可达数百毫秒。

巨喷的出现也类似,但红灵出现的频率更高,出现在距离地面50到90公里左右的地方。它的上部是红色的,而底部逐渐变成蓝色,宽度约为5-10公里。与巨型喷气式飞机相比,它持续的时间很短,通常只有几毫秒,像精灵一样难以捕捉,因此科学家将其命名为“红色精灵”。

“红色精灵之所以出现在较低高度的部分略呈蓝色,颜色由高到低由红变蓝,本质上反映了不同高度的大气密度对产生红光的氮分子激发态的抑制程度。”高鹏博士解释道。

追踪精灵提高雷暴预警能力

无论是巨型喷气式飞机还是红色精灵,这两种现象都表明,对流层中的雷暴和闪电可以通过引起介质击穿来影响雷雨云上方的广阔区域,即使是在50km以上的中高层大气中。

在闪电物理学家看来,通过研究与这两种现象相关的雷暴和闪电的发展特征,可以在一定程度上预测这些现象的发生。此外,它还能有效提高雷暴上空空间环境安全的近期预报水平,为中高层空间资源开发活动的安全实施提供保障。

美丽的红色精灵或巨型喷气式飞机实际上可能会威胁到飞机的安全。当飞机在雷暴上方的环境中执行任务时,可能会受到雷暴中闪电活动产生的电磁辐射的直接伤害或影响。

高鹏博士举例说,当相邻的飞船完全处于“红色精灵”发光体内部时,飞船内部的电子设备很可能会发生故障,导致飞船的毁坏或失效,后果不堪设想。

飞机如何准确避开受雷暴影响的区域?首先,要实现雷暴天气系统的动态监测和精确定位。中国科学院大气物理研究所研究团队在全国架设了一批低频磁场记录系统和低光度光学观测设备对雷电进行探测,建立了雷电临近空间效应研究平台。

目前,该平台已记录到与多个地面源伽马辐射脉冲相关的低频闪电磁场信号,华北和东北地区已记录到近百例红色Elf事件及其同步低频磁场数据。“目前,我们已经实现了对红色精灵母闪电的精确定位,为未来基于闪电探测的中高层空间天气预报奠定了基础。”高鹏博士说。

在为雷暴临近空间影响预警提供科学支持的同时,对雷电的研究具有更深层次的科学意义。作为全球大气环流平衡的重要环节,闪电维持环流平衡的机制是大气电学研究的重要内容。

随着科学研究的不断进步,科学家们在地球和电离层组成的波导空间中发现了更多的闪电电磁效应,超出了人们以往的认知。高鹏博士认为,这意味着有必要重新审视全球大气环流中的所有环节,修改现有模型,更科学地评估闪电在维持全球环流平衡中的作用。

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