蓝色闪电,红色精灵,国际空间站的天气观测设备捕捉到了什么?

从国际空间站捕获的“蓝色喷射”闪电射入平流层

电闪雷鸣,一道锯齿形明亮条纹以最短路径在云层与地球间拉开。但是你知道吗?闪电有时会以直线射出,并且是蓝色的。

(百度)

“蓝色喷流”——从雷云的顶部射入平流层跨越50 公里(30 英里),持续时间仅为几毫秒的像放电一般的闪光——虽然罕见,但并非闻所未闻。我们通常观察不到,因为形成雷暴的云层和保护我们免受辐射的大气层会这档我们在地面上的视线。然而,国际空间站(ISS)的天气观测设备却不受此影响。这些设备拥有从400公里高空俯视地球天气的前排视野。

如今,通过国际空间站的欧洲大气空间相互作用监测器(ASIM),研究人员记录下五次持续时长10毫秒的蓝色闪光,其中一次产生脉动的“蓝色喷流”射入平流层顶(平流层和中间层的边界),产生了可见的发光圆盘和被称作“精灵”的紫外线。

(风暴猎人-百度)

ASIM 天文台——通常被称为“风暴猎人”——于 2018 年安装在国际空间站上,目的是记录云顶上方风暴的放电,如今,随着研究人员在《自然》杂志上发表他们的发现,它的目的已经达到。

(ESA/NASA)

我们只是在 1990 年代初确认了这些不寻常类型的闪电的存在——喷射和精灵,这些统称为瞬态发光事件 (TLE),当时相机不小心拍到了精灵的视频。几年后,美国宇航局航天飞船的视频观测证实了红色精灵和蓝色喷流的存在,随后发现了“精灵”(想必是 “电磁脉冲源引起的光发射和极低频扰动”的英文首字母缩写)。所有这些现象都非常亮眼但仅持续几毫秒,因此很难观测和研究它们。

2015年,欧空局宇航员安德烈亚斯·摩根森接受了一项名为“雷神”(名字起源于北欧雷神)的任务,使用新型雷云成像系统从国际空间站捕捉雷暴。他拍摄的蓝色喷流和闪光的照片促使ASIM风暴猎人天文台于2018年被安装在国际空间站。

捕捉这些现象虽然困难,但对于我们研究地球上的天气系统至关重要。研究人员怀疑它们甚至可以影响地球大气层中温室气体的浓度,因此了解云中闪电的形成方式可以帮助我们减少地球上二氧化碳的排放。另外,它们看起来非常非常酷。

相关知识

国际空间站(法语:Station spatiale internationale,缩写为SSI;英语:International Space Station,缩写为ISS;俄语:Междунаро́дная косми́ческая ста́нция,缩写为МКС),是一个在近地轨道上运行的科研设施,是人类历史上第九个载人的空间站。空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室,研究领域包括生物学、物理学、天文学、地理学、气象学等,目前由五个国家或地区合作运转,包括美国国家航空航天局、俄罗斯联邦航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大航天局和欧洲空间局(成员国英国[4]、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有参加国际空间站计划,希腊和卢森堡则是在计划开始之后加入欧洲空间局[5])。中华人民共和国曾表达参与国际空间站建设的意向,但因美国出于政治原因反对其加入以及中方资金、技术不足等诸多障碍最终未能提交申请[6][7]。

迄今为止,已有来自多国的航天员登上国际空间站执行任务,但均为美国或俄罗斯主导的太空计划,其中还包括七名太空游客。从1998年11月15日国际空间站第一个部分曙光号功能货舱发射升空。到2010年6月,空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈[8]。截至2018年12月,空间站预计将运行到2030年[9]。俄罗斯质子号和联盟号火箭以及美国航天飞机发射了国际空间站的主要模块。负责空间站与地面之间运输的航天器有俄罗斯联盟号、进步号,美国的龙飞船2号、天鹅号宇宙飞船等。国际空间站最多可承载七名乘员(长时间),大部分实验设施也已经投入使用。由于大气阻力和重新启动等因素的影响,国际空间站的轨道实际高度常发生漂移。

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