Den nysgerrige hændelse af sværm og sprites om natten

Vi kender alle lynene, der ledsager kraftige storme. Mens disse blink stammer fra stormskyer og rammer nedad, en meget mere undvigende type dannes højere oppe i atmosfæren og skyder op mod rummet. Så, hvad er chancerne for, at nogen tager billeder af disse sjældent set, korte 'forbigående lysende begivenheder' på nøjagtig samme tid som en satellit kredser direkte ovenover, hvor begivenheden efterlader sin signatur i satellitens data?

Sandsynligheden for at dette sker kan virke ret lille, men, bemærkelsesværdigt, en observatør for det tjekkiske institut for atmosfærisk fysik, der også er en ivrig 'lynjæger', har taget fotografier af disse forbigående lysende begivenheder, der ikke kun falder sammen med målinger foretaget af ESA's Swarm -satellitmission, men også med optagelser taget fra jorden.

Dette ekstraordinære tre-vejs sammenfald fører til bedre indsigt i, hvordan denne type lyn forplanter sig ud i rummet. Ud over, disse nye resultater kunne potentielt forbedre videnskabelige modeller af den ioniserede del af Jordens øvre atmosfære - ionosfæren.

Forbigående lysende begivenheder er optiske fænomener, der forekommer højt oppe i atmosfæren, og de er forbundet med elektrisk aktivitet i underliggende tordenvejr. De er meget korte, varer fra mindre end et millisekund til to sekunder, og sjældent set fra jorden. De fanges normalt kun af følsomt fotografisk udstyr og, fordi de udsender svagt lys, billeder kan kun tages om natten.

Der er flere forskellige typer forbigående lysende begivenheder såsom sprites, jetfly og elvere, hver med deres egne egenskaber.

sprites, er store elektriske udladninger, der opstår i en højde på omkring 50-90 km, over store tordenvejrssystemer. De fremstår som store, men svage rødglimt og sker normalt på samme tid som skyen til jorden lyn, vi alle kender.

Forskere har længe været interesseret i at forstå, om lyn, der forplanter sig til højere i ionosfæren, kan forårsage udsving i Jordens magnetfelt. Ionosfæren er en meget aktiv del af atmosfæren, reagerer på den energi, den absorberer fra solen. Gasser i ionosfæren ophidses af solstråling til dannelse af ioner, som har en elektrisk ladning.

Et papir, udgivet for nylig i Geofysiske forskningsbreve , beskriver, hvordan forskere fra forskningscentre i Polen brugte magnetfeltdata fra ESA's konstellation af Swarm-satellitter, lynobservationer fra Geostationary Lightning Mapper og fra det jordbaserede World Extremely Low Frequency Radiolocation Array (WERA) for at give bevis for forbindelser mellem forbigående lysende begivenheder og magnetfeltudsving i den øvre ionosfære.

Ewa Slominska, fra en lille virksomhed, der samarbejder med Polens rumforskningscenter, forklaret, "Lyn kan generere ultralave frekvensudsving, der lækker ind i den øvre ionosfære. Det betyder, at nogle lyn er så kraftige, at de udløser forstyrrelser i Jordens magnetfelt og formerer sig hundredvis af kilometer opad fra tordenvejret, når højden af ​​Swarms kredsløb.

"Selvom Swarms hovedmål er at måle langsomme ændringer i magnetfeltet, det er tydeligt, at missionen også kan registrere hurtige udsving i feltet. Imidlertid, Swarm kan kun gøre dette, hvis en af ​​satellitterne er i nærheden af ​​det aktive tordenvejr, og hvis lynet er stærkt nok. "

Janusz Mlynarczyk, fra AGH University of Science and Technology i Krakow, tilføjet, "Ved hjælp af de tre stationer i WERA -systemet, vi er i stand til at lokalisere kraftige atmosfæriske udledninger, der forekommer overalt på Jorden og rekonstruere deres vigtigste fysiske parametre. Dette er muligt på grund af en meget lav dæmpning af ekstremt lavfrekvente (ELF) elektromagnetiske bølger, som disse udladninger genererer.

"Kraftfulde ELF-bølger kan endda forplante sig rundt i verden et par gange og stadig være synlige i vores optagelser. Sådanne kraftige kilder omfatter sprite-associerede udladninger. Den akkumulerede elektrostatiske energi, der blev frigivet og observeret af Swarm, var tæt på 120 GJ, hvilket svarer til energien frigivet ved detonationen af ​​29 tons TNT.

"Selvom vi ved, at hvert lynnedslag bærer en masse energi, det er klart, at denne klasse af lyn er meget mere kraftfuld. En enkelt bolt af almindeligt lyn, som er usynlig for Swarms instrumenter, bærer nok energi til at oplade 20 elbiler, men energien produceret af en forbigående lysende begivenhed ville være nok til at oplade mere end 800 køretøjer."

Et bemærkelsesværdigt aspekt ved alt dette er, at et af de videnskabelige teammedlemmer, Martin Popek, brænder for at fange sprites, jetfly og nisser på kamera. Hans fotografier viser sig at være meget værdifulde for teamets forskning, da de er faldet sammen med målinger taget af Swarm og af jordbunden.

ESA's sværmmissionsforsker, Roger Haagmans, kommenterede, "Det er forbløffende, at Martin formår at fange sådanne flygtige begivenheder på kamera, men det, der virkelig er bemærkelsesværdigt, er, at hans dedikation til denne form for fotografering er faldet sammen med målinger fra vores Swarm -mission. Hans fotos tilføjer en anden dimension til forskningen, og vi høster bestemt fordelene ved hans engagement i at hænge udenfor i kulde og mørke! "