Alaska-Fairbanksin yliopiston jatko-opiskelija Jason Ahrns ja muut tutkijat Yhdysvaltain ilmavoimien akatemiasta ja Fort Lewis Collegestä - jotka kaikki ovat osa kansallisen tiedesäätiön sponsoroimaa hanketta - ovat olleet tehtävässä. Tänä kesänä ryhmä on matkustanut taivaalle Ilmakehän tutkimuksen kansalliskeskuksen Gulfstream V -tutkimuslentokoneella, kirjautumalla yhteen 30 tuntia useilla lennoilla etsien sprittejä.
Spritit, tunnetaan myös nimellä punainen salama, ovat sähköpurkauksia, jotka ilmestyvät punaisen valon purskeina pilvien yläpuolella ukkosmyrskyjen aikana. Koska sääilmiö on niin ohimenevää (spritit vilkkuvat vain millisekuntia) ja suurimmaksi osaksi eivät näy maasta, ne ovat vaikea tarkkailla ja vielä vaikeampi valokuvata, pikemminkin kuin fantasiamaailman ilkikuriset ilmapiirit, joihin heille on nimetty. Ahrns ja hänen kollegansa ovat kuitenkin kuvanneet erittäin harvinaisia valokuvia punaisesta salamasta DSLR-kameroilla ja nopeilla videokameroilla, jotka on sijoitettu koneen ikkunaan. Tutkijat toivovat oppivansa enemmän fysikaalisista ja kemiallisista prosesseista, jotka aiheuttavat spritejä ja muita ilmakehän ylempää salamaa.
Millaista on kaapata kuvia luonnon lyhytaikaisimmista ja epätavallisimmista piirteistä? Kysyin Ahrnsilta sähköpostitse ja hän selitti, mitkä spritit ovat, miksi niitä esiintyy, miten tutkijat löytävät ne ja miksi hän on niin kiinnostunut vaikeista ilmiöistä.
Ensinnäkin, mikä on sprite?
Sprite on eräänlainen ylemmän ilmakehän sähköpurkaus, joka liittyy ukonilmaan. Joidenkin salamaniskujen muodostama suuri sähkökenttä ionisoi ilmaa korkealla pilven yläpuolella, joka sitten säteilee valossa, jonka näemme kuvissa. He tietysti antavat vertailun säännöllisiin salamanpultteihin, joita näemme jatkuvasti, mutta haluan huomauttaa, että spritit ovat paljon korkeampia, yläosien ollessa jopa noin 100 kilometriä ja korkeammat. Salama voi ulottua noin 10 kilometrin päässä pilvestä maahan, mutta sprite voi nousta 50 kilometrin korkeuteen.
”Meduusan” sprite valtasi Kansasin tasavallan Countyn päälle 3. elokuuta 2013. Kuva: Jason Ahrns Flickrin kautta.
Missä olosuhteissa niitä esiintyy?
Ne liittyvät positiivisiin salamaniskuihin, jolloin pilvessä on positiivinen varaus ja se vapauttaa salaman. Negatiiviset iskut, negatiivisen varauksen muodostumisesta, ovat noin 10 kertaa yleisempiä, joten spritejä ei liity vahvasti yleisimpaan salaman tyyppiin, mutta se ei oikeastaan ole myöskään niin harvinaista. Enemmän kuin vain positiivinen aivohalvaus, mitä enemmän latausta siirrettiin aivohalvauksen aikana, sitä paremmat mahdollisuudet spriteille ovat. Joten odotamme suurta positiivista varausmomentin muutosta, joka on pohjimmiltaan positiivisia iskuja, joita painotetaan sillä, kuinka paljon varausta siirrettiin. Useimmat suuret ukkosmyrskyt näyttävät tuottavan olosuhteet, jotka johtavat spriteihin, mutta osa enemmän kuin toiset. Etsimme vain myrskyn, jolla on ollut paljon suuria positiivisia varaus-hetki-muutoksia, ja katsomme sitä.
Mikä on tieteellinen taustasi? Ja miten kiinnostuit spritteistä?
Olen pääasiassa aurorotutkija, sillä teen tutkimustani UAF: lla. Sattuin spritiin, koska yksi tutkinnon suorittaneen komitean jäsenistäni järjestää näitä kampanjoita ja tarvitsi lisäapua. Ajattelin, että spritit olivat kiehtovia, ja neuvonantajani tuki minua haarautumaan vähän, joten toivoin joukkueeseen.
Sprites Nebraskan Red Willow Countyn alueella 12. elokuuta 2013. Kuva Jason Ahrnsin kohteliaisuudesta Flickrin kautta.
Ymmärrän, että vain noin 25 vuotta sitten löydetystä punaisesta salamasta ei tiedetä paljon. Mitä sinä ja muut tutkijat toivovat oppivan NSF-projektin kanssa? Mitkä ovat suurimmat kysymyksesi sinulla?
Tämän kampanjan avulla keskitymme kolmeen kysymykseen. Ensinnäkin, mitä fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja tapahtuu? Vielä ei ole selvää, mitä täsmälleen tapahtuu spriteessä, ja miksi siellä on erityyppisiä spritejä, ja mitkä olosuhteet antavat sinulle pylväsproteiinin verrattuna esimerkiksi porkkanaproteiiniin. (Kaikki sprite-nimet viittaavat vain niiden muotoon.) Onko spritteillä sitten suuri vaikutus keskimääräiseen ilmakehään? Spritit edustavat selvästi jonkinlaista energiansiirtoa, mutta onko mittakaavassa merkittävä vaikutus säähän ja ilmastoon? Emme voi vastata tähän tutkimatta niitä. Ja mitä sitten voimme oppia streamer-fysiikasta? Spritien pohjasta tulevat jännökset ovat "viipeitä" - pieniä ionisaatiopalloja - liikkuvia. Streamerin nopeus ja käyttöikä ovat suhteessa ilman tiheyteen, joten spritien tutkiminen erittäin matalan tiheyden ylemmässä ilmakehässä on kuin katsot streamereja suurennuslasilla hitaassa liikkeessä, vaikka he ovat edelleen melko nopeita!
Kuinka monessa spritemetsästysmatkalla olet käynyt?
Henkilökohtaisesti tämä on toinen ilmakampanjani. Ensimmäinen, vuonna 2011, lensi yhteensä 40 ilmatuntia, ja tämä kampanja teki vielä 30 tuntia. Se on todennäköisesti noin 15ish lentoja. Sama miehistö ilman minua teki yhden muun ilmakampanjan vuonna 2009.
Ahrns sieppasi nämä siniset suihkut, jotka näyttävät liekkiltä butaanisytyttimeltä Kansasin tasavallan Countyssa, Kansasin alueella 3. elokuuta 2013. Toisin kuin spritit, siniset suihkut eivät aiheuta suoraa salamaa, vaan vaikuttavat olevan jotenkin yhteydessä rake myrskyt. Kuva: Jason Ahrns Flickrin kautta.
Mitkä olosuhteet, vuorokaudenajat, maan alueet ja korkeudet ovat ihanteellisia näille lennoille?
Keskilänsi on tuottava, lähinnä siksi, että se saa nämä voimakkaat ukkosta, joka kestää koko yön. Tarvitsemme tietenkin sen olevan pimeää, mutta muutakin kuin sillä, että yöllä ei vaikuta olevan paljon merkitystä, on vain se, kuinka voimakas myrsky on ja kuinka paljon voimakasta positiivista salamaa se tuottaa. Huomaa, että kun myrsky menee hyvin, se tuottaa pylväs- ja porkkana-spreittejä, mutta kun se kuolee, näyttää siltä, että se siirtyy harvempaan, mutta isompaan ja kirkkaampaan, meduusan sprittiin. Lentämme niin korkealle kuin pystymme, yleensä välillä 41 000 - 45 000 jalkaa, mutta se on vain saadaksesi näkymä pilvien yli. Olemme edelleen alle spritejä.
Salama kestää vain millisekuntia, joten olen erityisen kiinnostunut siitä, kuinka kuvaat sitä. Mitä laitteita käytät?
Aseta edelleen valokuvia varten kamera (Nikon D7000 ja nopea objektiivi) ikkunaan päin ja asettanut intervalometrin, jotta kamera napsauttaa kuvia jatkuvasti. Sitten käyn läpi myöhemmin ja poistan kaiken, mikä ei sisällä sitä. Se on sama periaate kuin salamavalokuvaus; näyttää siltä, että sinun pitäisi saada ajoitus oikein, mutta se on oikeastaan vain tilastollista, jos napsautat joukon kuvia, yksi niistä saa ennemmin tai myöhemmin jotain. Napsautan todennäköisesti 1000 kuvaa tilauksesta jokaisesta spriteistä, jonka tulen pois.
Nopeissa videokameroissa kamerassa on puskuri, joka selaa jatkuvasti edellisiä, kuitenkin monia videokuvia, ja kun näen sprite, osuin liipaisimeen, joka käskee kameran pysähtymään ja tallentamaan juuri tallennetun. Kun juoksemme nopeudella 10 000 kuvaa sekunnissa, puskuri täyttyy noin sekunnissa, joten minun on tunnistettava sprite ja painettava painiketta. Tämä voi olla hienoa verotusta hitaana yönä, kun sinun ei tarvitse katsoa, että mitään tapahtuu 45 minuutin ajan suoraan, ja silti olemaan valmis tällä alle yhden sekunnin reaktioajalla.
Voitko kuvailla asennuksen? Kuinka itse otat valokuvia koneikkunasta?
Kuva on tuhannen sanan arvoinen, eikö niin?
Ahrnsin asemat lähellä koneen ikkunaa. Kuva: Jason Ahrns Flickrin kautta.
Ja nopeaan videoon ...
Hänen asennus nopean videon kaappaamiseen. Kuva: Jason Ahrns Flickrin kautta.
Koneessa on Internet-yhteys, jotta voimme seurata sääolosuhteita reaaliajassa. Osoitamme yllä olevat kamerat vain myrskyn tuottavimmalle osalle ja odota spritejä.
Kuinka harvinaisia ovat nämä valokuvasi, jotka olet ottanut?
Sikäli kuin voin kertoa, he ovat melko harvinaisia. Siellä on joitain sprite-kuvia, jotka on otettu meteorikameroilla ja verkkokameroilla, mutta niiden resoluutio on yleensä matala, koska ne ovat hyvin kaukana ja käyttävät laajakulmalinssiä. Olen nähnyt kaksi tai kolme DSLR-kameralla otettua sprite-kuvaa, mutta ne ovat silti maasta ja hyvän etäisyyden päässä, ja yleensä laukausta jostakin muusta, joka onni onnen kanssa taustalla. Minulla on etuna se, että olen ilmassa, lähellä spriteä tuottavaa aluetta, ja hyvä arvaus siitä, missä spritejä ilmestyy, joten voin käyttää objektiivia, jolla on kapeampi näkökenttä, vangitaksesi sprite läheltä.
Mitä tulee kuviin, jotka sain sinisistä suihkukoneista, niin paljon kuin voin sanoa, että ne ovat oikeastaan ensimmäisiä kuvia DSLR: llä otetuista suihkukoneista. Sillä on jotain järkeä, koska suihkut ovat paljon lähempänä pilvien yläosaa kuin spritit, joita on paljon vaikeampi nähdä maasta. Ilmassa oleminen on tärkeä etu.
Otettu Red Willow Countyn, Nebraskan, yli 12. elokuuta 2013. Kuva: Jason Ahrns Flickrin kautta.
Mitä mieltä olet taiteellisesta kuvista, jos jotain?
Mielestäni heissä on todella toisin sanoen turhauttavuus. Otetaan esimerkiksi tämä (yllä). Sinulla on tämä mukava seesteinen tähtikenttä ja alla olevasta salamasta nouseva viileä, rauhoittava sininen valo. Sitten BLAM! Tämä outo, uhkaava, täysin vieraan näköinen sprite vie vain koko kohtauksen, kuten 'Olen täällä, mitä aiot tehdä asialle?'
Kampanjan päätutkija Hans Nielsen (ja aiemmin mainitun komitean jäseneni) sanoo, että tämä (alla) muistuttaa häntä klassisista hollantilaisista maalauksista, sen seepiasävyillä ja lievästi hämärtymällä ilmakehän sameudesta.
Otettu yli Kanadan kreivikunnan, Oklahoman, 6. elokuuta 2013. Kuva: Jason Ahrns Flickrin kautta.
Mitä olet oppinut tähän mennessä spritistä osallistumalla tähän projektiin?
Henkilökohtaisesti? Liityttyäni vuoden 2011 kampanjaan en tiennyt mitään spritistä Wikipedia-merkinnän ulkopuolella. Opiskelen enemmän joka ilta kampanjoista, kuunnellessani muiden puhetta etukäteen olosuhteista, siitä, mitä näemme lentojen aikana ja meidän ”mitä teimme oikein, mitä teimme väärin” keskusteluja lennon jälkeisestä oluesta. Olen edelleen aloittelija verrattuna muihin tyyppeihin, mutta olen nyt pisteessä, jossa voin kenttää yleisimpiä kysymyksiä spritistä ja spritemetsästyksestä.
Missä ja milloin lentää seuraavaksi?
Mikään ei ole kivessä, mutta haluaisimme lentää jälleen ensi kesänä. Toivottavasti voimme saada sen tapahtumaan.
