紅色精靈是高空大氣放電現象,現代關於它有何研究歷史?
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紅色精靈是一種伴隨着雷雨所產生的高空大氣放電現象,通常發生在雷雨雲雲層頂離地面約三十到九十公里的高空。下面小編就為大家帶來詳細的介紹,一起來看看吧!
紅色精靈上半部是紅色,底部則漸漸轉變為藍色,寬度約在五到十公里內,可持續約十到一百毫秒,如同閃電般轉瞬即逝。由於這些發光體的顏色是紅色,且在空中出現的時間不到三十分之一秒,有如鬼魅一般難以捉摸,所以科學家稱它們為“紅色精靈”。
產生機理
“紅色精靈”是所發現數種由閃電所引發的中高空發光現象之一,其可能的成因簡示如下:一般閃電是源自帶着負電荷的雲層底部,並向下落至地表。
偶爾,閃電是源自雲層頂端積蓄的大量正電荷,因此閃電發生後,電離層和雲層頂有着很強大的電場,因此吸引着電子向上移動。
在移動的過程中會和氣體分子碰撞,如果產生的電場足夠強而且周圍的空氣足夠稀薄,在和空氣分子撞擊之前,電子可以獲得相當高的能量,當電子撞擊空氣分子,會把它們撞到激發狀態,讓分子發出輝光,產生紅色精靈這種高空短暫發光現象。
理論上,這種現象發生於40至90公里的高空中。 最亮的紅色精靈人類的肉眼就可以看見,但長久以來並不為人們所知,追究其原因在於它是發生在極端明亮的雲對地閃電之後,因此上述的現象並不會特別引起科學家們的注意。
紅色精靈發光的時間通常持續不到三十分之一秒,亮度通常也不很明亮,出現的機會相當低,因此,科學家必須使用高感光度的攝影機,持續對雷雨雲的上空錄像,才能紀錄到這種高空短暫發光現象。
研究歷史
紅色精靈最早是在1886年被發現,但一直沒有明確的資料證明與雷暴和閃電的關係。
從1886年最早發現紅色精靈到以後的100年間沒有任何的文字圖像資料證明這種壯觀的大氣閃光現象形成的原因,直到1989年7月時任明尼蘇達綜合大學的物理學教授John R.才記錄了紅色精靈的影象,從此揭開了蒙在紅色精靈臉上100多年的神祕面紗。
直到1989年7月6日時任明尼蘇達綜合大學的物理學教授John R.利用一台低光度攝影機記錄了一道跳躍的火焰。在回放時他和他的兩名研究生Robert Franz 和 Robert Nemzek驚訝的發現在圖像中有兩個巨型的閃光出現在北明尼蘇達的天空上。
之後他們很快的證明了紅色精靈是在雷雲之上的一種特殊的閃電,也揭開了紅色精靈近一個世紀的神祕面紗。藉由美國太空總署的研究飛機的協助,第一個彩色“紅色精靈”的照片是由阿拉斯加大學Sentman教授所領導的紅色精靈研究團隊於1994年所攝得。
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