捕捉黑夜的“紅色精靈”

下雨天出現(xiàn)在云層中的白色閃電很常見，但那只是閃電的一種。有一種叫作“紅色精靈”的閃電，相信絕大多數(shù)人都沒見過。

“紅色精靈”的拍攝地在距離天津雷暴區(qū)約300千米的一處晴空區(qū)

云團中藏著的神秘精靈

2021年7月11日凌晨，一個直徑400千米的云團覆蓋了整個天津市，3小時內(nèi)釋放了約600次的強閃電，其中約200次帶正電的云地閃電制造了罕見的“紅色精靈”。

“紅色精靈”其實是地球大氣層頂端的一種高空放電現(xiàn)象，常出現(xiàn)在雷雨云的上方，所以，能看到普通閃電的地方是看不到它的，只有在出現(xiàn)雷雨天氣幾十千米外的地方，且觀測條件十分良好的情況下才能看到。

這種高空放電現(xiàn)象雖然早在100多年前就被發(fā)現(xiàn)，但是直到1994年才有人用專業(yè)相機拍到它的身影。

?筆者拍攝到的“紅色精靈”以及周邊環(huán)境（攝影/劉博洋）

“紅色精靈”與白色閃電

既然“紅色精靈”也是一種放電現(xiàn)象，它跟普通的白色閃電有什么區(qū)別呢？這就要從閃電的形成原理說起。

閃電的產(chǎn)生可以用一句歌詞來形容：“摩擦，摩擦，似魔鬼的步伐?！遍W電發(fā)生的前提一定是空氣中有強對流活動。在對流產(chǎn)生的云團里，小水滴在上上下下往復運動，不知不覺中相互摩擦“來了電”。這樣一來，一朵普通無奇的小白云就變身為“暗波涌動”的帶電云。

“紅色精靈”宛如絢麗的紅色煙花（攝影/ 斯蒂芬·哈梅爾）

一般正電荷會集中在云團上部，負電荷會運動到云團下部，這樣鮮明的正負陣營會導致上下層之間形成電位差。當對流也就是摩擦越來越激烈時，上下電荷會越積越多，當電位差達到一個臨界值后，空氣層就會被擊穿，產(chǎn)生放電現(xiàn)象。

與普通閃電不同，“紅色精靈”是云層與電離層之間的相互作用產(chǎn)生的，所以它發(fā)生的位置比普通閃電高很多，通常在距離地面幾十千米的高空中，而且它的長度也非常長，有的可達50～60千米。

“胡蘿卜狀”的閃電

“紅色精靈”形態(tài)分為兩個部分：首先頂部出現(xiàn)一柱狀發(fā)光區(qū)域，隨后向底部不斷延伸。研究人員稱之為“胡蘿卜狀”或“水母狀”。

閃電中的紅色源于大氣層中氮氣分子一個600～700納米的紅光譜帶。雖然它在300～400納米的藍紫光波長處也有一定的發(fā)射，但強度較低。

“紅色精靈”的生成是由于暴雨云團頂部積累了大量的正電荷，并在上方感應出相應的負電荷。部分正、負電荷本會相互抵消，減少高空中的電場，但當云頂正電荷通過云對地閃電傳輸?shù)降孛娑蝗弧扒辶恪?，云團上空會突然出現(xiàn)一個由負電荷主導的強電場。電場突變讓高空電荷猛“砸”下來，擊穿稀薄的高空大氣，形成高空閃電——“紅色精靈”。而帶電粒子在電場中加速時不斷碰撞尚未電離的原子，導致更多自由帶電粒子的“雪崩”，形成了“紅色精靈”下方的分支結構。

“紅色精靈”看似神秘，但每個人都有機會捕捉到。但是在捕捉“紅色精靈”的同時，需要找到安全的位置，以及注意雷雨天帶來的風險。

?“紅色精靈”的形成原理和過程示意圖

（責任編輯 / 高琳? 實習編輯 / 區(qū)佩怡? 美術編輯 / 李子夜）