Jason Ahrns, seorang pelajar siswazah di University of Alaska-Fairbanks, dan saintis lain dari Akademi Tentera Udara AS dan Kolej Fort Lewis-semua sebahagian daripada projek yang ditaja oleh Yayasan Sains Kebangsaan-telah menjadi misi. Musim panas ini, kumpulan itu telah sampai ke langit di dalam pesawat penyelidikan Gulfstream V Penyelidikan Atmosfera Kebangsaan, yang melakukan pembalakan sebanyak 30 jam ke atas pelbagai penerbangan, untuk mencari sprite.
Sprites, yang juga dikenali sebagai petir merah, adalah pelepasan elektrik yang muncul sebagai pecahan cahaya merah di atas awan semasa ribut petir. Kerana fenomena cuaca begitu pantas (sprite flash hanya untuk milisaat) dan sebahagian besar tidak dapat dilihat dari tanah, mereka adalah sukar untuk diperhatikan dan lebih sukar untuk memotret, melainkan seperti roh udara nakal di dunia fantasi yang mereka dinamakan. Namun, Ahrns dan rakan-rakannya telah menangkap gambar-gambar petir merah yang sangat jarang, menggunakan kamera DSLR dan kamera video berkelajuan tinggi yang diposisikan dalam tingkap pesawat. Para penyelidik berharap untuk mengetahui lebih lanjut mengenai proses fizikal dan kimia yang menimbulkan sprites dan bentuk lain kilat atmosfera atas.
Apa gunanya menangkap imej sesetengah sifat semula jadi yang paling pendek dan tidak menentu? Saya mempersoalkan Ahrns melalui e-mel, dan dia menjelaskan apa sprite, mengapa ia berlaku, bagaimana saintis mendapati mereka dan mengapa dia sangat berminat dengan fenomena yang sukar difahami.
Pertama sekali, apakah sprit itu?
Spit adalah sejenis atmosfera atas atasan elektrik yang berkaitan dengan ribut petir. Medan elektrik yang besar, yang dihasilkan oleh beberapa kilatan kilat, mengionkan udara tinggi di atas awan, yang kemudian memancarkan cahaya yang kita lihat dalam gambar. Mereka jelas menunjukkan perbandingan dengan bolt kilat biasa yang kita lihat sepanjang masa, tetapi saya ingin menunjukkan bahawa sprite lebih tinggi, dengan puncak mencapai hingga 100 kilometer, dan lebih tinggi. Sebuah bolt kilat mungkin merentang sekitar 10 kilometer dari awan ke tanah, tetapi sprit dapat mencapai 50 kilometer tinggi.
A "ubur-ubur ubur" ditangkap di Republic County, Kansas, pada 3 Ogos 2013. Imej milik Jason Ahrns melalui Flickr.
Di bawah keadaan apakah yang berlaku?
Mereka dikaitkan dengan pukulan kilat positif, iaitu apabila awan mempunyai beban positif dan melepaskan kilat kilat. Pukulan negatif, dari penumpuan caj negatif, adalah kira-kira 10 kali lebih biasa, jadi sprit tidak dikaitkan dengan jenis petir yang paling biasa, tetapi ia tidak begitu sama sekali. Lebih daripada sekadar strok positif, semakin banyak pertuduhan yang dipindahkan semasa strok, semakin banyak peluang untuk sprit. Oleh itu, kita mencari perubahan besar-moment-positif yang besar, yang pada dasarnya adalah sebatan positif yang ditimbang dengan berapa banyak caj yang dipindahkan. Ribut petir yang paling besar kelihatannya menghasilkan keadaan yang membawa kepada sprit, tetapi lebih daripada yang lain. Kami hanya mencari ribut dengan sejarah banyak perubahan besar-moment-perubahan masa dan pergi melihatnya.
Apakah latar belakang saintifik anda? Dan bagaimana anda berminat dengan sprite?
Saya terutamanya penyelidik aurora, itulah yang saya buat tesis saya di UAF. Saya terlibat dalam sprite kerana salah seorang ahli jawatankuasa siswazah saya sedang menganjurkan kempen ini dan memerlukan bantuan tambahan. Saya fikir sprite yang menarik, dan penasihat saya menyokong saya bercabang sedikit, jadi saya melompat ke atas pasukan.
Sprites over Red Willow County, Nebraska, pada 12 Ogos 2013. Gambar ihsan Jason Ahrns melalui Flickr.
Dari apa yang saya faham, tidak banyak yang diketahui tentang kilat merah, yang ditemui hanya 25 tahun dahulu. Dengan projek NSF, apakah saudara dan saintis lain yang ingin belajar? Apakah soalan terbesar yang anda miliki?
Dengan kempen ini, kami memberi tumpuan kepada tiga soalan. Pertama, apa proses fizikal dan kimia asas yang berlaku? Ia masih tidak jelas apa sebenarnya yang berlaku dalam sprite, dan mengapa terdapat pelbagai jenis sprite, dan keadaan apa yang memberikan anda sprite lajur vs sprit lobak, sebagai contoh. (Semua nama sprite hanya merujuk kepada bentuknya.) Seterusnya, apakah sprite mempunyai kesan besar pada suasana tengah? Sprites jelas mewakili beberapa jenis pemindahan tenaga, tetapi pada skala yang mempunyai kesan yang signifikan terhadap cuaca dan iklim? Kita tidak boleh menjawabnya tanpa belajar mereka. Dan, kemudian, apa yang boleh kita pelajari tentang fizik pelantar asas? The tendrils yang datang dari bahagian bawah sprites adalah 'streamers'-bola kecil pengionan-bergerak tentang. Kelajuan dan hayat perintang adalah berkaitan dengan ketumpatan udara, jadi mempelajari sprite dalam kepadatan atmosfera yang sangat rendah adalah seperti melihat streamers dengan kaca pembesar dalam gerakan lambat, walaupun mereka masih cukup cepat!
Berapa banyak misi sprite-hunting yang telah anda lakukan?
Secara peribadi, ini adalah kempen udara kedua saya. Yang pertama, pada tahun 2011, terbang sebanyak 40 jam udara, dan kempen ini melakukan 30 jam lagi. Ia mungkin sekitar 15 penerbangan total. Krew yang sama, menolak saya, melakukan satu kempen udara lain pada tahun 2009.
Ahrns menangkap jet-jet biru ini, yang kelihatan seperti api dari butane ringan, di atas Republic County, Kansas, pada 3 Ogos 2013. Tidak seperti sprite, jet biru tidak langsung dicetuskan oleh kilat, tetapi tampaknya entah bagaimana berkaitan dengan kehadiran hujan lebat. Gambar ihsan Jason Ahrns melalui Flickr.
Keadaan apa, masa hari, kawasan negara dan ketinggian sangat sesuai untuk penerbangan ini?
Midwest adalah produktif, kebanyakannya kerana ia mendapat ribut petir yang kuat yang berlangsung sepanjang malam. Sudah tentu, kita memerlukannya menjadi gelap, tetapi selain daripada waktu malam itu tidak banyak perkara, hanya betapa kuatnya badai dan berapa kilat positif yang dihasilkannya. Kita perhatikan bahawa apabila badai berjalan dengan baik, ia menghasilkan sprite tiang dan sprit wortel, tetapi ketika ia mati, ia kelihatan beralih kepada kurang kerap, tetapi lebih besar dan cerah, sprit ubur-ubur. Kami terbang sejauh yang kami dapat, biasanya antara 41, 000 hingga 45, 000 kaki, tetapi itu hanya untuk melihat pemandangan awan. Kami masih di bawah sprite.
Petir itu hanya bertahan satu milisaat, jadi saya sangat ingin tahu tentang bagaimana anda memotretnya. Peralatan apa yang anda gunakan?
Untuk gambar-gambar yang masih ada, saya hanya menetapkan kamera saya (Nikon D7000 dan lensa yang pantas) menghadap ke luar tetingkap dan tetapkan intervalometer supaya kamera sentiasa merangkum gambar. Kemudian saya pergi kemudian dan memadamkan semua yang tidak mempunyai sprite di dalamnya. Ia adalah prinsip yang sama seperti fotografi kilat; ia seolah-olah seperti anda perlu mendapatkan masa yang tepat tetapi ia benar-benar hanya statistik, jika anda snap sekumpulan gambar salah seorang daripada mereka akan mendapatkan sesuatu cepat atau lambat. Saya mungkin terkejut dengan pesanan 1, 000 gambar untuk setiap sprite yang saya lalui.
Untuk kamera video berkelajuan tinggi, kamera ini mempunyai penampan yang sentiasa berputar melalui bingkai video sebelumnya yang mana banyak, dan ketika saya melihat sprite, saya memukul pencetus yang memberitahu kamera untuk berhenti dan menyimpan apa sahaja yang dicatatkan. Apabila kita berjalan pada 10.000 bingkai sesaat, penimbal mengisi dalam sekejap, jadi berapa lama saya perlu mengenali sprite dan tekan butang. Ini boleh dikenakan cukai pada malam yang perlahan apabila anda perlu menonton apa-apa yang berlaku selama 45 minit terus dan masih bersedia dengan masa tindak balas kurang dari satu detik.
Bolehkah anda menerangkan persediaan? Bagaimanakah anda mengambil gambar dari tingkap pesawat?
Gambar bernilai seribu perkataan, kan?
Persediaan Ahrns berhampiran tetingkap pesawat itu. Gambar ihsan Jason Ahrns melalui Flickr.
Dan untuk video kelajuan tinggi ...
Persediaannya untuk menangkap video berkelajuan tinggi. Gambar ihsan Jason Ahrns melalui Flickr.
Kami mempunyai sambungan internet di atas kapal terbang supaya kami dapat melihat keadaan cuaca secara real time. Kami hanya menunjuk kamera di atas di bahagian yang paling produktif untuk melihat ribut dan menunggu sprit.
Bagaimana jarang terdapat gambar seperti ini yang telah anda ambil?
Setakat yang saya tahu, mereka sangat jarang berlaku. Terdapat beberapa imej sprit yang diambil dengan kamera meteor dan webcam di luar sana, tetapi biasanya resolusi rendah kerana sangat jauh dan menggunakan kanta sudut lebar. Saya telah melihat dua atau tiga imej sprit yang diambil dengan DSLR, tetapi mereka masih dari tanah dan jarak yang jauh, dan biasanya tembakan sesuatu yang bernasib baik dengan sprite di latar belakang. Saya mempunyai kelebihan untuk berada di udara, dekat dengan kawasan penghasil sprite, dengan tekaan yang baik di mana sprite akan muncul, jadi saya boleh menggunakan lensa dengan bidang pandangan sempit untuk menangkap sprite dekat.
Bagi imej yang saya dapatkan dari jet biru, sejauh yang saya tahu mereka sebenarnya adalah gambar pertama jet yang diambil dengan DSLR. Itu membuat sedikit rasa, kerana jet jauh lebih dekat ke puncak awan daripada sprite yang jauh lebih sukar untuk dilihat dari tanah. Berada di udara adalah kelebihan utama.
Diambil dari Red Willow County, Nebraska, pada 12 Ogos 2013. Imej milik Jason Ahrns melalui Flickr.
Apa yang anda ketahui tentang imej, jika ada?
Saya fikir ada starkness benar-benar lain tentang mereka. Ambil satu ini (di atas), contohnya. Anda mempunyai starfield bagus yang bagus, dan beberapa cahaya biru yang menenangkan yang muncul dari petir di bawah. Kemudian BLAM! Ini aneh, menacing, benar-benar asing mencari sprite hanya mengambil alih keseluruhan tempat kejadian, seperti 'Saya di sini, apa yang anda akan lakukan mengenainya?'
Hans Nielsen, penyiasat utama kempen itu (dan ahli jawatankuasa yang saya sebutkan tadi), mengatakan ini (di bawah) mengingatkannya tentang lukisan-lukisan Belanda klasik, dengan nada sepia dan sedikit kabur dari jerebu atmosfera.
Diambil dari Canadian County, Oklahoma, pada 6 Ogos 2013. Kesan gambar Jason Ahrns melalui Flickr.
Apa yang telah anda pelajari sejauh ini tentang sprite dengan menyertai projek ini?
Secara peribadi? Apabila saya menyertai kempen 2011, saya tidak tahu tentang sprite di luar entri Wikipedia. Saya belajar lebih banyak setiap malam kempen, mendengar yang lain bercakap tentang keadaan terlebih dahulu, apa yang kita lihat semasa penerbangan dan perbincangan 'apa yang kami lakukan dengan betul, perbuatan kita salah' terhadap bir pasca penerbangan. Saya masih seorang pemula berbanding dengan lelaki lain, tetapi saya sekarang berada di tempat yang saya boleh mendapatkan soalan awam yang paling umum tentang sprite dan memburu sprite.
Di mana dan kapan anda terbang seterusnya?
Tiada apa-apa yang ditetapkan dalam batu, tetapi kami benar-benar suka terbang lagi pada musim panas yang akan datang. Semoga kita boleh membuatnya berlaku.
