Engang i tordenvejr

Tordenvejr i Jordens øvre atmosfære forbliver noget af et mysterium. Forskere kan ikke nå dem direkte med instrumenter; de er for høje til balloner og for lave til vejrsatellitter. At flyve gennem tordenvejr eller campere ude på bjergtoppene og vente på en ligger typisk lavt, selv på en eventyrers bucket list.

En undersøgelse ombord på den internationale rumstation er kommet til undsætning. European Space Agency (ESA) Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) er en samling optiske kameraer, fotometre og en stor røntgen- og gammastråldetektor monteret på ydersiden af ​​ESAs Columbus-modul på stationen. I mindst to år, det vil observere tordenvejr -genererede elektriske udladninger i den øvre atmosfære - stratosfæren og mesosfæren - op til ionosfæren, kanten af ​​rummet. Denne jordobservationsfacilitet muliggør undersøgelse af alvorlige tordenvejr og deres rolle i Jordens atmosfære og klima.

Øvre atmosfæriske lyn, kendt som forbigående lysende begivenheder, indeholder farverige fænomener med navne lige ud af et eventyr:sprites, nisser, og giganter.

Rumstationen tilbyder denne undersøgelse en ideel observationsplatform af flere årsager. Dens lave jordbane bringer observationerne så tæt som muligt på disse fænomener i den øvre atmosfære. Stationens bane tilbyder også næsten fuldstændig dækning af tropiske og subtropiske områder, hvoraf mange er vanskelige at få adgang til, men hvor nogle af de mest intense tordenvejr dannes. Endelig, observationer foretages i optiske bånd, der er udsat for absorption i atmosfæren og derfor ikke kan bruges til jordobservationer.

Sprites er glimt forårsaget af elektrisk sammenbrud i mesosfæren. Blå stråler er lynudladninger, der når opad gennem stratosfæren, og nisser er koncentriske ringe af emissioner forårsaget af en elektromagnetisk puls ved ionosfærens nederste kant. Kæmper er store udladninger, der skaber en elektrisk nedbrydning af atmosfæren fra toppen af ​​tordenvejr til den nederste ionosfære. Terrestriske gammastråleblink er et flashfænomen, der genereres øverst i tordenvejr. Beviser tyder på, at elektronudladning, der løber væk, forårsager nogle af disse fænomener.

I 1920'erne, Engelsk videnskabsmand C.T.R. Wilson modtog en nobelpris for arbejde med et skyekammer, der synliggjorde den ioniserende stråling fra kosmiske stråler og røntgenstråler. Han forudsagde, at elektriske udladninger kan forekomme over tordenvejr i mesosfæren, og at tordenvejr elektriske felter kan accelerere elektroner til relativistiske energier. Instrumenter var først følsomme nok til at give et endeligt svar indtil 1993, imidlertid, da røntgenstråler over tordenvejr blev observeret fra NASAs Compton Gamma Ray-observatorium.

I 1990, den første observation af en sprite blev dokumenteret, og siden har jord- og flyobservationer opdaget et væld af udladninger over tordenvejr, og rumfartøjer i lav bane observeret røntgen- og gammastråling.

ASIM repræsenterer en omfattende global undersøgelse af disse superhøjder, vanskelige at observere-fra-jorden-begivenheder for at hjælpe med at bestemme deres fysik og hvordan de forholder sig til lyn. Undersøgelsen undersøger også skydannelse i stor højde og bestemmer, hvilke egenskaber der gør tordenvejr effektive til at forstyrre atmosfæren i stor højde. The research improves understanding of the effect of thunderstorms on Earth's atmosphere and contributes to better atmospheric models and meteorological and climatological predictions.

"High-altitude observation allows us to study these events without the obscuring clouds, " said principal investigator Torsten Neubert of the National Space institute of the Technical University of Denmark. "With ASIM we will better understand the complex processes of upper-atmospheric lightning, which are also elements of ordinary lightning, although they take on different forms. This understanding can improve technology for detecting ordinary lightning."

The investigation also helps clarify the effect of thunderstorms on the atmosphere, ionosphere and radiation belts, and will monitor the influx of meteors in Earth's environment and their effect on its atmosphere. Blue jets at the top of thunderstorm clouds, for eksempel, change the concentration of greenhouse gases, another way thunderstorms can affect the stratosphere.

The types of discharges and their structure help scientists better understand the structure of the atmosphere where they occur and of the thunderstorm battery that powers them.

"We will learn more about thunderstorm clouds and more of the fine-structure of the stratosphere and mesosphere, of which little is known, " Neubert said. Based on video taken by ESA astronaut Andreas Mogensen from the space station in 2015, scientists already learned more about what types of cloud create such activity, and that lightning comes from clouds at an altitude of about 10.5 miles (17 km). "These are solid scientific results documenting for the first time how active the tops of thunderclouds can be, " han tilføjede.

ASIM observations also improve understanding of the effect of dust storms, urban pollutants, forest fires, and volcanoes on cloud formation and electrification, and the relation of eye-wall lightning activity to intensification of thunderstorms. That could help us all live more happily ever after.