스프라이트(조명)

Sprite (lightning)
항공기에서 가져온 스프라이트의 첫 번째 색상 이미지
국제우주정거장에서 본 스프라이트(오른쪽 위, 번개 위에서 희미한 빨간색).

스프라이트나 붉은 스프라이트는 폭풍우 구름 위로 높은 곳에서 발생하는 대규모의 방전물 또는 적색 스프라이트로 밤하늘에서 깜박이는 다양한 시각적 형상을 만들어낸다. 그것들은 보통 기반 천둥 구름과 땅 사이에서 긍정적인 번개가 방출되면서 촉발된다.

스프라이트는 발광 적색-주황색 섬광으로 나타난다. 그것들은 종종 50-90 km (31–56 mi)의 고도 범위에서 대류권 위의 군집들에서 발생한다. 스프라이트에 대한 산발적인 시각적 보고는 적어도 1886년으로[1] 거슬러 올라가지만, 1994년 7월 4일 미네소타 대학의 과학자들에 의해 처음 찍혔고, 그 후 수 천 번 비디오 녹화에 포착되었다.

스프라이트는 때때로 부정확하게 대기권 상층 번개라고 불린다. 그러나 스프라이트는 대류권 번개의 뜨거운 채널 온도가 부족한 콜드 플라즈마 현상으로 번개 방전보다는 형광관 방전에 더 가깝다. 스프라이트는 청색 제트와 엘프(엘프)를 포함한 기타 다양한 상층권 광학 현상과 연관되어 있다.[1]

위의 ISS 스프라이트 이미지, 확대

역사

뇌운 위에서의 일시적인 광학적 현상에 대한 가장 일찍 알려진 보고는 1730년 요한 게오르그 에스토르로부터 왔다. 또 다른 초기 보고서는 토인비와 매켄지가 1886년에 발표한 것이다.[2] 노벨상 수상자 C. T. R. 윌슨은 1925년에 이론적인 근거로 상층 대기에서 전기적 고장이 발생할 수 있다고 제안했고, 1956년에는 스프라이트가 될 수 있는 것을 목격했다. 그것들은 1989년 7월 6일, 미네소타 대학교의 과학자들이 저조도 비디오 카메라를 사용하여, 나중에 스프라이트로 알려지게 될 것의 첫 번째 이미지를 우연히 포착했을 때 처음으로 사진적으로 기록되었다.[3]

발견 후 몇 년 후 그들은 찾기 힘든 성질의 이름을 따서 스프라이트(공중 정령)로 명명되었다.[4] 1989년 비디오 캡처 이후 스프라이트는 지상과 항공기, 우주에서 이미지로 촬영되어 집중 조사의 대상이 되었다.

2016년 허리케인 매튜가 카리브해를 지나는 동안 단풍이 관측됐다.[5] 열대성 사이클론에서 스프라이트의 역할은 현재 알려져 있지 않다.[6]

특성.

대기 중 다양한 유형의 전기 현상

Sprites 북한 America,[7]중앙 아메리카, 남 America,[8]Europe,[9]중앙 아프리카(자이르), 호주, 일본해라는 명칭과 아시아에 대하고 가장 큰thunderstorm 시스템 중 발생한 것으로 생각된다 관측되고 있다.

로저(1999)는 시각적 외관을 바탕으로 스프라이트의 세 가지 유형을 분류했다.[1]

  • 해파리 스프라이트 – 최대 50x50km(31x31mi)의 매우 큰 크기.
  • 칼럼 스프라이트(C-sprite) – 아직 완전히 이해되지 않은 지구 위의 대규모 전기 방전.
  • 당근 스프라이트 – 긴 힘줄이 있는 칼럼 스프라이트.

스프라이트는 윗부분이 붉게 물들어[4] 있고 아래는 푸르스름한 힘줄이 매달려 있으며, 붉은 후광이 선행할 수 있다. 그것들은 보통 몇 밀리초간 지속되는 성층권 방출보다 더 오래 지속되며, 음의 지면 섬광에 의해 생성된 스프라이트도 관찰되었지만,[10] 보통 천둥 구름과 지면 사이의 양적인 번개 방전에 의해 촉발된다.[11] 그것들은 종종 2개 이상의 군집으로 발생하며, 일반적으로 고도 범위 50~90km(31~56mi)에 걸쳐 있으며, 아래에 힘줄로 보이는 것이 매달려 있고, 가지가 위에 이른다.[4]

국제우주정거장에서 본 라오스 상공의 스프라이트

초당 10,000 프레임/초속 카메라를 사용한 광학 영상을 보면 스프라이트는 실제로 약 80km(50mi)의 고도에서 발사된 후 최대 10%의 빛의 속도로 아래로 이동하는 데카미터 크기의 작은 이온화 공으로 구성된 군집이며, 몇 밀리초 후에 9월 1일 이후에 나타난다.아레이트 이온화 [12]공 세트 스프라이트는 일반적으로 몇 밀리초인 번개에 이은 시간 지연과 함께 기반 번개 타격 위치에서 최대 50 km(31 mi)까지 수평으로 이동될 수 있지만 드문 경우 최대 100 밀리초까지 이동될 수 있다.

ISS의 이 영상은 0시 7분 직전에 동아시아 상공에서 대형 번개 플래시 바로 위 프레임 오른쪽 상단을 향해 빨간 스프라이트를 보여준다.

지구에서 날아온 스프라이트를 촬영하기 위해서는 구름과 지면 사이에 긍정적인 번개를 동반한 강력한 천둥번개를 동반한 맑은 시야의 150~500km(93~311mi), 적색 감응 녹음 장비, 검붉은 비빛 하늘 등 특별한 조건이 갖춰져야 한다.[13]

스프라이트 후광

스프라이트는 때때로 약 1밀리초 정도 선행하는데, 스프라이트 광학 방출이 약한 팬케이크 모양의 영역인 스프라이트 광학 방출은 가로 약 50km(31mi), 두께는 10km(6.2mi)이다. 후광은 번개를 동반한 높이에서 약 70km(43mi)의 중심에 있다. 이러한 할로들은 스프라이트를 생성하는 동일한 물리적 공정에 의해 생성되는 것으로 생각되지만, 스트림러 형성에 필요한 임계값을 넘기에는 이온화가 너무 약하다. 그들은 시각적 유사성과 짧은 기간 때문에 때때로 엘프로 오인되기도 한다.[14][15][16]

2000년에 스탠포드 대학에서 행해진 연구는 밝은 수직 기둥 구조를 가진 스프라이트와 달리 스프라이트 할로의 발생은 정상적인 (부정적인) 번개 배출과 연관되어 드물지 않다는 것을 보여준다.[16] 2004년 토호쿠 대학의 과학자들에 의한 연구는 매우 낮은 주파수 방출이 스프라이트와 동시에 발생한다는 것을 발견했는데, 이것은 구름 속의 방전이 스프라이트를 발생시킬 수 있다는 것을 보여준다.[17]

관련 항공기 피해

스프라이트는 뇌우 이상의 고고도 차량 운행과 관련하여 달리 설명할 수 없는 사고로 비난을 받아왔다. 이에 대한 한 예는 1989년 6월 6일 텍사스주 팔레스타인에서 발사된 NASA 성층권 풍선의 오작동이다. 이 풍선은 텍사스 주 그레이엄 근처에서 폭풍우를 만나 12만 피트(3만 7천 미터)로 비행하는 동안 명령되지 않은 탑재물 방출로 고통을 받았다. 사고 발생 몇 달 후, 한 조사 결과 구름에서 위로 이동하는 "번개 볼트"가 이 사건을 자극했다는 결론이 나왔다.[18] 사고 원인을 스프라이트에 귀속시킨 것은 이 용어가 1993년 말에야 만들어졌기 때문에 소급해서 만든 것이다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c Rodger, C. J. (1999). "Red sprites, upward lightning, and VLF perturbations". Reviews of Geophysics. 37 (3): 317–336. doi:10.1029/2001JA000283.
  2. ^ Toynbee, Henry (14 January 1886). "Meteorological phenomena (letter)". Nature. 33 (846): 245. doi:10.1038/033245d0. S2CID 4128139.
  3. ^ Franz, R.C.; Nemzek, R.J.; Winckler, J.R. (1990). "Television Image of a Large Upward Electrical Discharge Above a Thunderstorm System". Science. 249 (4964): 48–51. Bibcode:1990Sci...249...48F. doi:10.1126/science.249.4964.48. PMID 17787625. S2CID 9343018.
  4. ^ a b c Sentman, D.D.; Wescott, E. M.; Osborne, D. L.; Hampton, D. L.; Heavner, M. J. (1995). "Preliminary results from the Sprites94 aircraft campaign: 1. Red Sprites". Geophys. Res. Lett. 22 (10): 1205–1208. Bibcode:1995GeoRL..22.1205S. doi:10.1029/95GL00583.
  5. ^ "Rare, Colorful Lightning Sprites Dance Over Hurricane Matthew". National Geographic. October 3, 2016. Retrieved October 3, 2016.
  6. ^ "Hurricane Matthew and the Day/Night Band". Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies. University of Wisconsin–Madison. October 7, 2016. Retrieved November 3, 2016.
  7. ^ 캐시 베리(1994년). 전기 폭풍 위에 기록된 화려한 색의 섬광. NASA, 2009-02-18년에 발견
  8. ^ 돈 새비지와 캐시 베리(1995년). 스프라이트가 처음으로 미국 밖의 폭풍우를 확인했다. NASA, 2009-02-18년에 발견
  9. ^ "Rare Atmospheric Phenomenon Observed from Armagh". Archived from the original on 2013-09-05. Retrieved 2013-08-21.
  10. ^ Boccippio, D. J.; Williams, ER; Heckman, SJ; Lyons, WA; Baker, IT; Boldi, R (August 1995). "Sprites, ELF Transients, and Positive Ground Strokes". Science. 269 (5227): 1088–1091. Bibcode:1995Sci...269.1088B. doi:10.1126/science.269.5227.1088. PMID 17755531. S2CID 8840716.
  11. ^ Lu, Gaopeng; Cummer, Steven A; Blakeslee, Richard J; Weiss, Stephanie; Beasley, William H (2012). "Lightning morphology and impulse charge moment change of high peak current negative strokes". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 117 (D4): n/a. Bibcode:2012JGRD..117.4212L. CiteSeerX 10.1.1.308.9842. doi:10.1029/2011JD016890.
  12. ^ Stenbaek-Nielsen, H. C.; McHarg, M.G.; Kanmae, T.; Sentman, D.D. (June 6, 2007). "Observed emission rates in sprite streamer heads". Geophys. Res. Lett. 34 (11): L11105. Bibcode:2007GeoRL..3411105S. doi:10.1029/2007GL029881. L11105.
  13. ^ 그뢰네, 제스퍼 "Første danske '붉은 스프라이트' 송곳니트 프레이 실케보리" 2012년 8월 22일 웨이백 머신 덴마크 기상 연구소에 보관. 검색됨: 2012년 8월 20일.
  14. ^ 미야사토 리나, 후쿠니시 히로시, 다카하시 유키히로, 마이클 J. 테일러, 한스 C. 스텐백-닐슨(2002년). 번개에 의한 스프라이트 할로스와 그 발생 메커니즘의 특성 학회 홈 빌리지. 2009-02-18년에 검색됨.[dead link]
  15. ^ 크리스토퍼 배링턴 레이(2000년) 사이다 할로. 웨이백 머신 스탠포드 대학에 2008-09-17년 보관. 2008-02-18년에 검색됨.
  16. ^ a b 배링턴리, C.P., U.S. 이난, M. Stanley, "강화 비디오 및 광대역 어레이 포토메트릭을 이용한 스프라이트와 엘프의 식별", J. Geophys. 2001년 2월 2일 106호.
  17. ^ Ohkubo, A.; Fukunishi, H.; Takahashi, Y.; Adachi, T. (2005). "VLF/ELF sferic evidence for in-cloud discharge activity producing sprites". Geophysical Research Letters. 32 (4): L04812. Bibcode:2005GeoRL..32.4812O. doi:10.1029/2004GL021943. S2CID 53059204.
  18. ^ STRATOCAT (2009). "Data of the stratospheric balloon launched on 6/5/1989 from Columbia Scientific Balloon Facility, Palestine, Texas, US for Molecules observation made fluorescent with a Laser". Retrieved 2009-02-18.

외부 링크