“在那山的那邊海的那邊有一群藍(lán)精靈……”，可是你知道嗎，在現(xiàn)實(shí)生活中，在天的那邊臨近空間那邊真的有一群“紅色精靈”，一起來了解一下吧！
"紅色精靈" 是一種發(fā)生在中高層大氣中，雷暴上空的空氣介質(zhì)擊穿現(xiàn)象。它的形成是由云層與地面間的正閃電引起的，并被認(rèn)為是一種正極性流光。這種現(xiàn)象最初激發(fā)于大約 70 km 的高度，并以每秒約 10 km 的速度迅速向下擴(kuò)展。通常，它會(huì)在距離地面約 40 到 90 km 的附近空間范圍內(nèi)出現(xiàn)，寬度一般約為 5 到 10 km，非常龐大。
紅色精靈的形態(tài)
紅色精靈就像雷暴上空的煙火，在形態(tài)上常常呈現(xiàn)分叉結(jié)構(gòu)。它的上部呈現(xiàn)出弧形枝狀，而下部則呈現(xiàn)出卷須狀。顧名思義，紅色精靈通常呈現(xiàn)紅橙色的色調(diào)，但有時(shí)也帶有向上傳播的成分和較彌散的發(fā)光，使其頂端呈現(xiàn)出淡紅光暈的效果。
不過，當(dāng)紅色精靈出現(xiàn)在較低高度上時(shí)，它的一部分可能會(huì)呈現(xiàn)出微弱的藍(lán)色。事實(shí)上，從高處到低處，紅色精靈的顏色會(huì)發(fā)生從紅色到藍(lán)色的漸變變化。這實(shí)際上反映了不同高度上的大氣密度對(duì)產(chǎn)生紅光的氮?dú)夥肿蛹ぐl(fā)態(tài)的抑制程度。
紅色精靈的形成條件
紅色精靈的形成是在特定條件下發(fā)生的。它的原理是通過中高層大氣中的電介質(zhì)擊穿現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的。不要被這些專業(yè)名詞嚇到，實(shí)際上很簡(jiǎn)單！
我們可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的圖示來解釋。黑色實(shí)線代表了空氣介質(zhì)進(jìn)行擊穿所需的電場(chǎng)曲線，而四條細(xì)線表示不同高度上不同強(qiáng)度閃電的電場(chǎng)變化。當(dāng)閃電的強(qiáng)度足夠大時(shí)，在特定高度以上的地方，空氣介質(zhì)就會(huì)發(fā)生擊穿，從而導(dǎo)致中高層放電現(xiàn)象，即紅色精靈的形成。
簡(jiǎn)而言之，紅色精靈形成的條件是閃電強(qiáng)度足夠大，在特定的高度上產(chǎn)生了電場(chǎng)擊穿，從而引發(fā)了中高層大氣中的放電現(xiàn)象，即紅色精靈。
紅色精靈罕見原因
然而，在我們的日常生活中，我們好像很少見到紅色精靈。但實(shí)際上，這并不是因?yàn)樗鼈兒芟∩?，相反，研究表明，全球每天能產(chǎn)生上千個(gè)紅色精靈。
紅色精靈之所以罕見的原因之一是它們出現(xiàn)的時(shí)間非常短暫。通常，在正閃電回?fù)糁蟮?4 毫秒內(nèi)出現(xiàn)，并持續(xù)時(shí)間通常為幾毫秒到幾十毫秒。請(qǐng)注意，這里我們使用毫秒作為時(shí)間單位。這是一個(gè)非常短暫的時(shí)間段。以人眨眼的時(shí)間為參照，人眨眼的時(shí)間為 0.2-0.4 秒，這意味著紅色精靈的持續(xù)時(shí)間比人眨眼的時(shí)間還要短幾十倍！
罕見原因之二是紅色精靈通常出現(xiàn)在雷暴云上空的臨近空間，因此視線很容易受到遮擋。這也是我們?cè)谌粘Ｉ钪泻苌倌軌蛴^察到紅色精靈的原因之一。
紅色精靈的研究?jī)r(jià)值
說了這么多，我們?yōu)槭裁匆私夂脱芯考t色精靈呢？實(shí)際上，紅色精靈研究有著多方面的研究?jī)r(jià)值。
首先，紅色精靈可能通過釋放大量輻射能量和改變大氣中氮氧化物的含量，對(duì)大氣層結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生影響。這對(duì)于我們理解大氣環(huán)境和氣候的變化非常重要。通過研究紅色精靈，我們可以更好地了解它們?nèi)绾闻c大氣相互作用，從而更好地預(yù)測(cè)和解釋氣候變化等現(xiàn)象。
其次，紅色精靈的研究可以加深我們對(duì)閃電對(duì)臨近空間的安全影響的認(rèn)識(shí)。了解紅色精靈的形成機(jī)制和行為可以幫助我們更好地預(yù)測(cè)和防范雷擊、電磁干擾等問題，為臨近空間的活動(dòng)提供保障和安全性。
此外，對(duì)紅色精靈的研究還可以為未來臨近空間資源開發(fā)提供幫助。臨近空間被認(rèn)為是未來資源開發(fā)和探索的重要領(lǐng)域，了解紅色精靈的性質(zhì)和特征可以為相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師提供寶貴的信息和指導(dǎo)，助力他們搶占臨近空間的戰(zhàn)略高地。
其他中高層放電現(xiàn)象
中高層放電現(xiàn)象除了紅色精靈外，還有巨大噴流、藍(lán)色噴流、鬼火精靈等，它們比紅色精靈更為罕見，形態(tài)與具體形成機(jī)制也不相同，希望大家能有好運(yùn)氣看見它們。
本文來自微信公眾號(hào)：石頭科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：彭揚(yáng)慧
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