Sprite: Petir Atmosfer Atas

Badai memenuhi langit dengan lampuatas serta di bawah awan. Sejak 1990 telah terjadi ledakan minat pada cahaya dan kilatan di langit yang tinggi ini. Mereka memiliki nama aneh seperti sprite, elf, gnome dan banyak lagi.

Peristiwa bercahaya sementara atau TLE ini mirip dengan kilat. Sama seperti bumi yang solid menghantarkan listrik dan menarik petir, begitu pula ionosfer, lapisan di atas stratosfer. Sebuah sambaran petir besar meluncurkan peningkatan pulsa elektromagnetik (EMP) yang menggairahkan udara tipis hingga memancarkan cahaya.

TLE yang paling umum adalah sprite — kilatan lampu merah tepat di atas besar badai petir. Sprite terjadi sepersekian detik setelah sambaran petir yang kuat, melonjak ke atas hingga ketinggian hampir 100 kilometer. David Sentman dari Universitas Alaska di Fairbanks menyebut mereka sprite sebagai cara untuk membicarakannya tanpa mengandaikan alasan dan mekanisme mereka.

Sprite berlimpah di Midwest Amerika, tempat badai besar sering terjadi, tetapi dilaporkan di banyak tempat lain. Halaman beranda Sprite Watchers memberikan saran tentang cara mencarinya.

Sprite secara detail adalah kumpulan sulur bercahaya yang menyebar ke atas dan di bawah bola tengah yang terang. Yang sederhana disebut sprite wortel. Cluster sprite besar dapat menyerupai ubur-ubur atau malaikat. Sekelompok sprite "menari" terkadang muncul. Galeri sprite diterbitkan di Fisika Hari Ini memberikan gambar yang bagus dari makhluk yang berkedip ini.

Jet biru adalah kerucut cahaya biru redup yang mulai sekitar 15 km ketinggian dan naik menjadi sekitar 45 km seperti kepulan asap cepat. Mereka agak jarang. Mereka mungkin terkait dengan hujan es yang besar di awan di bawah mereka.

Jet biru sulit dipelajari dari tanah, berada di ketinggian lebih rendah daripada sprite. Juga, cahaya biru tidak merambat di udara maupun merah, dan kamera kecepatan tinggi kurang peka terhadap biru. Jet biru paling baik dipelajari dari pesawat, tetapi penerbangan itu mahal. Jadi kita harus menunggu untuk mempelajari lebih lanjut tentang jet biru.

Permulaan biru adalah kilatan rendah rendah dan titik-titik yang tidak tumbuh menjadi jet biru. Pertama kali terlihat pada tahun 1994 dan menggambarkan tahun berikutnya, permulaan mungkin terkait dengan kondisi yang sama yang memicu jet biru.

Elf adalah piringan cahaya redup yang sangat singkat (dan emisi radio frekuensi sangat rendah) yang muncul sekitar 100 km. Terkadang mereka muncul dengan sprite, tetapi biasanya tidak. Elf diprediksi sebelum mereka pertama kali diamati pada tahun 1994. Namanya adalah "Emisi Cahaya dan VLF dari Sumber EMP."

Sprite halo adalah cakram cahaya, seperti elf, tetapi lebih kecil dan lebih rendah, mulai sekitar 85 km dan bergerak ke 70 km. Mereka bertahan sekitar satu milidetik dan diikuti oleh sprite, yang tampaknya tumbuh langsung dari disk mereka. Halo lingkaran sprite dianggap sebagai tahap awal sprite.

Troll (untuk Transient Red Optical Luminous Lineament) terjadi setelah sprite yang sangat kuat, turun di sulur terendah dekat puncak awan. Rekaman awal menunjukkan mereka sebagai bintik-bintik merah dengan ekor merah samar, naik sangat mirip jet biru. Kamera yang lebih cepat menunjukkan troll sebagai rangkaian acara yang cepat. Setiap acara dimulai dengan cahaya merah yang terbentuk dalam sulur sprite, kemudian "mengalir" ke bawah. Setiap acara berikut mulai lebih tinggi, sehingga seri tampak seperti kabur ke atas dalam video yang lebih lambat. Ini adalah pola khas dalam sains: melihat benda lama yang sama dengan instrumen yang lebih baik selalu mengungkapkan sesuatu yang baru dan tidak terduga.

Gnome adalah paku cahaya putih kecil, sangat singkat yang mengarah ke atas dari atas petir besar landasan atas, khususnya "kubah overshoot" disebabkan karena updraft yang kuat mendorong udara lembab naik sedikit di atas itu landasan. Mereka muncul sekitar 150 meter lebar dan sekitar satu kilometer, dan mereka bertahan beberapa mikrodetik.

Pixies sangat kecil sehingga tampak sebagai titik, membuat jaraknya kurang dari 100 m. Dalam video yang pertama kali mendokumentasikan mereka, mereka tampak tersebar di kubah overshoot, berkedip-kedip secara acak. Pixies dan gnome tampaknya menjadi warna putih murni, seperti kilat biasa, dan mereka tidak menyertai sambaran petir.

Peristiwa ini pertama kali digambarkan sebagai "hibrida jet biru dan sprite. Bagian atas menyerupai sprite sedangkan bagian bawah mirip jet. Peristiwa-peristiwa ini secara visual merentang dari bawah suasana ke ionosfer E-layer pada 100 km. Durasi bercahaya dari peristiwa ini berkisar antara 200 ms hingga 400 ms, yang jauh lebih lama daripada sprite khas. "

PS: TLE adalah satu lagi petunjuk tentang perilaku atmosfer atas dan perannya dalam sirkuit listrik global. Sebuah edisi terbaru dari Newsletter tentang Listrik Atmosfer menyajikan berbagai penelitian yang membingungkan di bidang ini. Keadaan sirkuit global, misalnya, adalah cara yang menjanjikan untuk memantau pemanasan global.

Studi lampu di atmosfer atas mendorong kemampuan sains, terutama video berkecepatan tinggi. Itu juga membawa keberuntungan dan teman-teman di tempat-tempat tinggi — seperti observatorium puncak gunung.

Situs pengamat khusus diperlukan untuk melihat sprite, karena mereka selalu bersembunyi di atas badai. Di Yucca Ridge Field Station, yang dijalankan oleh FMA Research di utara Colorado, sprite-watchers dapat melihat kilat badai Berjarak 1.000 kilometer di atas Great Plains. Observatorium serupa berada di jajaran Pyrenees di selatan Prancis. Peneliti lain membawa pesawat pelompat badai ke langit malam yang bergejolak untuk menangkap kilasan yang sulit dipahami.

Platform pengamatan utama lainnya adalah di orbit. Penelitian penting telah dilakukan dari Space Shuttle, termasuk penerbangan yang ditakdirkan Columbia yang jatuh saat masuk kembali pada tahun 2003. Dan satelit kedua Taiwan, diluncurkan pada 2004, didedikasikan untuk bidang ini.

Perburuan sprite dan saudara mereka juga bergantung pada keberuntungan. Sprite pertama kali direkam pada tahun 1989 ketika beberapa ilmuwan Universitas Minnesota, menunggu untuk memfilmkan peluncuran roket, mengarahkan kamera ke badai yang jauh. Salah satu dari mereka memeriksa kabel dan memperbaiki kabel yang kendur. Beberapa menit kemudian, kaset itu menangkap flash yang begitu singkat sehingga hanya menempati dua frame. Dua bingkai video itu meluncurkan cabang ilmu bumi yang sama sekali baru.

Pada 22 Juli 2000, Walter Lyons berada di Yucca Ridge merekam video kompleks badai "mesoscale" besar ketika badai "supercell" terisolasi yang lebih kecil melayang ke utara, menghalangi pandangan. Supercell — badai cumulonimbus berbentuk landasan yang khas — tidak menghasilkan sprite, tetapi Lyons membiarkan kamera berputar. Yang mengejutkan, rekaman itu menunjukkan dua jenis lampu baru di bagian atas supercell: gnome dan peri.

Lyons masih mencari lampu baru. Literatur ilmiah memiliki deskripsi saksi mata dari lampu di atmosfer tinggi sejak lebih dari satu abad. Sebagian besar sesuai dengan sprite dan jet biru. Tapi segelintir menggoda menggambarkan garis-garis putih cerah naik lurus dan tidak bercabang dari puncak badai. Beberapa foto memberikan detail lebih lanjut bahwa bagian atas lampu-lampu ini berwarna biru.

Suatu hari kita akan menangkap ini dalam rekaman, menganalisis spektrum mereka, dan memberi mereka nama. Seperti sprite, elf, dan troll, mereka selalu ada di sini, tetapi kita tidak pernah memiliki mata untuk melihatnya.

Pertemuan tahunan Desember dari American Geophysical Union telah menyatukan kembali komunitas sprite yang terjalin erat sejak 1994. Pada sesi 2001, kelompok yang hadir berhenti untuk mengingat teman dan mentor mereka John Winckler (1917–2001), ahli geofisika dan kolektor kisah kilat aneh yang mengarahkan kamera ke Minnesota itu. badai pada tahun 1989. Pada saat yang sama, pembicaraan oleh kelompok Eropa-Afrika dan tim pemburu sprite dari Taiwan adalah bukti pertumbuhan lapangan.

Setiap tahun membawa kemajuan dalam studi sprite dan kerabat mereka. Pada pergantian milenium inilah yang kami pelajari:

• David Sentman, pria yang memberi sprite nama mereka, mendokumentasikan gelombang gravitasi di atmosfer tinggi yang disebabkan oleh sprite. Efeknya, sprite "memercikkan" energi ke dalam ionosfer seperti perenang yang terjun ke kolam. Dengan demikian mereka bergabung dengan meteor, letusan, badai dan gempa bumi sebagai penyebab gelombang gravitasi ionosfer.
• Kampanye STEPS 2000 mencatat sprite ketika pengamat lain mendeteksi sinyal infrasuara yang khas — saya menyebutnya "guntur sprite." Walter Lyons menyiapkan dokumen PDF tentang masalah ini.
• Sprite pertama diobservasi di Brazil, taman bermain badai besar, menggunakan balon dan pesawat instrument.
• Kelompok sprite Universitas Tohoku (tampaknya tidak berfungsi pada 2009) mencari sprite di musim dingin, memantau badai front-dingin di laut dekat Jepang. Pengaturan meteorologi ini sangat berbeda dari Great Plains of North America, namun sprite juga muncul di sana.
• Dan sebuah kelompok di Universitas Nasional Cheng Kung di Taiwan mengamati daratan Cina dan Pasifik. Mereka adalah orang-orang yang menemukan jet biru raksasa.

Saya mencoba untuk mengawasi bidang ini setiap tahun, dan saya telah melaporkan hasil baru dari sesi 2003 dan 2004. Ada juga lebih banyak untuk dilihat di Sprite kategori.

PS: Penelitian atmosfer ini juga terkait dengan studi kilat biasa yang sedang berlangsung. Jaringan baru mengamati kilat dengan detail luar biasa, menghasilkan data yang dapat memberikan wawasan tentang kekuatan yang menyebabkan sprite. Bagi siapa pun yang pernah menyaksikan petir panas yang tersembunyi jauh di dalam awan tinggi, gambar-gambar yang dihasilkan adalah sekilas magis pada sesuatu yang belum pernah dilihat sebelumnya.