在所有地球上的天气现象中,闪电是最壮观也是最神秘的之一。尽管风暴是常见的现象,但我们仍然难以理解和描述它们在天空中产生的电火花。事实上,有一种闪电如此奇怪和罕见,以至于直到1990年,研究人员才通过NASA的航天飞机拍摄的视频确认了它的存在。这种闪电后来被称为‘蓝色喷射’,现在被认为是持续仅几百毫秒的明亮闪光,从云层向上延伸到平流层。
我们无法轻易地在云层下看到这种现象,但这并不意味着科学家不能从上方观察它。在地球上方约400公里(250英里)处,国际空间站一直在寻找这些神秘的倒挂闪电。2018年安装的一个配备光学传感器、光度计和伽马及X射线探测器的欧洲空间站观测站记录了五次从风暴云顶发出的蓝色闪光,其中一次以蓝色喷射到平流层高处结束。这些罕见的观察提供了对神秘放电起始的宝贵见解。
蓝色喷射被认为是在正电荷云顶遇到云边界和上方空气层的负电荷层时开始的。这被认为会产生电击穿,形成一个领导通道,闪电沿着这个不可见的导电离子空气通道传播。然而,我们对蓝色喷射领导者的理解非常有限。2019年2月26日,大气-空间相互作用监测(ASIM)观测站在太平洋岛国瑙鲁附近的风暴云顶记录了五次蓝色闪光,每次持续约10微秒。
其中一次闪光产生了一个蓝色喷射,达到了平流层和电离层之间的界面,高度约为50至55公里(约30至34英里)。观测站还记录了被称为ELVES的大气现象,这些是电离层中光学和紫外线发射的扩展环,持续仅一毫秒左右。红色发射来自领导者,但非常微弱和有限。这表明领导者本身非常短且局部化,与地面和云层之间的完全发育的闪电领导者相比。
研究人员认为,这些闪光和蓝色喷射本身是一种放电流光:从高压源中分支的、扭曲的火花,像特斯拉线圈一样,在电离空气粒子的连锁反应中。他们提出,紫外线脉冲是由流光闪光电流而不是闪电电流产生的。研究人员认为,这些闪光类似于窄双极事件。这些是雷暴期间云内发生的高功率射频放电,已知会触发云内的闪电。团队表示,云顶的蓝色闪光很可能是这种现象的光学等价物,并且可以发展成蓝色喷射。
由于窄双极事件相当常见,这意味着蓝色闪光也可能比我们想象的更常见。了解它们的普遍性可以让我们更好地理解风暴、闪电以及大气中的所有复杂相互作用。