Ο Jason Ahrns, πτυχιούχος φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Αλάσκας-Φέρμπανκς, και άλλοι επιστήμονες από την Αμερικανική Ακαδημία Αεροπορίας και το κολλέγιο Fort Lewis - μέρος του έργου που χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών - βρίσκονται σε αποστολή. Αυτό το καλοκαίρι, η ομάδα έφτασε στον ουρανό στο ερευνητικό αεροσκάφος Gulfstream V του Εθνικού Κέντρου για την Ατμόσφαιρα Έρευνας, καταγράφοντας συνολικά 30 ώρες σε πολλαπλές πτήσεις, αναζητώντας σπρίτες.
Οι σπρίτες, επίσης γνωστοί ως κόκκινοι αστραπές, είναι ηλεκτρικές εκκενώσεις που εμφανίζονται ως εκρήξεις κόκκινου φωτός πάνω από τα σύννεφα κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Επειδή το φαινομενικό φαινόμενο είναι τόσο φευγαλέο (τα σπριντ φλας για μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου) και ως επί το πλείστον δεν είναι ορατά από το έδαφος, είναι δύσκολο να παρατηρηθεί και ακόμα πιο δύσκολο να φωτογραφηθεί, μάλλον σαν τα άτακτα πνευματικά πνεύματα του φανταστικού χώρου που ονομάζονται. Ο Ahrns και οι συνεργάτες του, ωστόσο, έχουν καταγράψει εξαιρετικά σπάνιες φωτογραφίες του κόκκινου κεραυνού χρησιμοποιώντας κάμερες DSLR και βιντεοκάμερες υψηλής ταχύτητας που βρίσκονται στο παράθυρο του αεροσκάφους. Οι ερευνητές ελπίζουν να μάθουν περισσότερα για τις φυσικές και χημικές διεργασίες που δημιουργούν σπρίτες και άλλες μορφές ανώτερου ατμοσφαιρικού κεραυνού.
Ποιο είναι να τραβήξετε εικόνες μερικών από τα πιο βραχύβια και ακανόνιστα χαρακτηριστικά της φύσης; Αμφισβήτησα τον Ahrns μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και εξήγησε ποιοι είναι οι σπρίτες, γιατί συμβαίνουν, πώς βρίσκουν οι επιστήμονες και γιατί ενδιαφέρεται τόσο πολύ για τα φευγαλέα φαινόμενα.
Πρώτα απ 'όλα, τι είναι ένας σκωτσέζος;
Ο σπρίτ είναι ένα είδος ηλεκτρικής εκκένωσης ανώτερης ατμόσφαιρας που συνδέεται με καταιγίδες. Ένα μεγάλο ηλεκτρικό πεδίο, που δημιουργείται από κάποιες κεραυνοβόλες, ιονίζει τον αέρα ψηλά πάνω από το σύννεφο, το οποίο στη συνέχεια εκπέμπει το φως που βλέπουμε στις εικόνες. Φαίνονται προφανώς συγκριτικά με τα κανονικά μπουλόνια που βλέπουμε συνεχώς, αλλά μου αρέσει να επισημαίνω ότι οι σπρίτες είναι πολύ ψηλότεροι, με τις κορυφές να φτάνουν μέχρι περίπου 100 χιλιόμετρα και υψηλότερες. Μια αστραπή μπορεί να εκτείνεται σε απόσταση περίπου 10 χιλιομέτρων από το σύννεφο μέχρι το έδαφος, αλλά ένας σπάρτης μπορεί να φτάσει τα 50 χιλιόμετρα.
Ένας σφήνας «μέδουσας» που καταγράφηκε πάνω από το County County, Κάνσας, στις 3 Αυγούστου 2013. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω του Flickr.
Υπό ποιες συνθήκες συμβαίνουν;
Συνδέονται με θετικές κτυπήματα κεραυνού, η οποία είναι όταν το σύννεφο έχει θετικό φορτίο και απελευθερώνει έναν βολβό αστραπής. Τα αρνητικά εγκεφαλικά επεισόδια, από τη συσσώρευση αρνητικών φορτίων, είναι περίπου 10 φορές πιο συνηθισμένα, έτσι οι σπρίτες δεν συνδέονται στενά με το πιο κοινό είδος κεραυνού, αλλά δεν είναι πραγματικά τόσο ασυνήθιστο. Περισσότερο από ένα θετικό εγκεφαλικό επεισόδιο, όσο περισσότερο φορτίο κινήθηκε κατά τη διάρκεια του εγκεφαλικού επεισοδίου, τόσο καλύτερες είναι οι πιθανότητες για έναν σπρίτ. Έτσι ψάχνουμε για μια μεγάλη θετική φόρτιση-αλλαγή-στιγμή, η οποία είναι βασικά τα θετικά εγκεφαλικά επεισόδια που σταθμίζονται από το πόσο φορτίο μετακινήθηκε. Οι περισσότερες μεγάλες καταιγίδες φαίνεται να παράγουν τις συνθήκες που οδηγούν σε sprites, αλλά κάποιες περισσότερο από άλλες. Απλά ψάχνουμε για μια καταιγίδα με ιστορία πολλών μεγάλων θετικών φορτίων-στιγμιαίας αλλαγής και πηγαίνετε να την κοιτάξετε.
Ποιο είναι το επιστημονικό υπόβαό σας; Και πώς με ενδιέφερε ο Sprites;
Είμαι πρωτίστως ερευνητής της Aurora, αυτό είναι που κάνω τη διατριβή μου στο UAF. Έχω εμπλακεί σε σπρίτες επειδή ένα από τα μέλη της αποφοίτησής μου επιτροπών οργανώνει αυτές τις εκστρατείες και χρειάζεται κάποια επιπλέον βοήθεια. Σκέφτηκα ότι οι σπριντ ήταν συναρπαστικοί και ο σύμβουλός μου με ενθάρρυνε να διακλαδώσω ένα κομμάτι, έτσι πήγα στο σκάφος.
Sprites πάνω από Red County Willow, Νεμπράσκα, στις 12 Αυγούστου 2013. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω του Flickr.
Από αυτό που καταλαβαίνω, δεν είναι γνωστό πολλά για τον κόκκινο κεραυνό, που ανακαλύφθηκε μόλις 25 χρόνια πριν. Με το πρόγραμμα NSF, ποιοι είστε και οι άλλοι επιστήμονες που ελπίζουν να μάθουν; Ποιες είναι οι μεγαλύτερες ερωτήσεις που έχετε;
Με αυτή την καμπάνια εστιάζουμε σε τρεις ερωτήσεις. Πρώτον, ποιες βασικές φυσικές και χημικές διεργασίες συμβαίνουν; Δεν είναι ακόμα σαφές τι ακριβώς συμβαίνει σε ένα sprite, και γιατί υπάρχουν διαφορετικά είδη sprites, και ποιες συνθήκες σας δίνουν μια σφήνα στήλης εναντίον ενός sprite καρότου, για παράδειγμα. (Όλα τα ονόματα των sprite αναφέρονται μόνο στο σχήμα τους.) Στη συνέχεια, οι sprites έχουν μεγάλη επίδραση στη μέση ατμόσφαιρα; Οι Sprites αντιπροσωπεύουν σαφώς κάποιο είδος μεταφοράς ενέργειας, αλλά σε κλίμακα που επηρεάζει σημαντικά τον καιρό και το κλίμα; Δεν μπορούμε να απαντήσουμε χωρίς να τις μελετήσουμε. Και, λοιπόν, τι μπορούμε να μάθουμε για τη βασική φυσική στρουθοκαμήλων; Οι τρύπες που βγαίνουν από τον πυθμένα των σπρίτων είναι «ράβδοι» - μικρές μπάλες ιονισμού - κινούνται γύρω. Η ταχύτητα και ο χρόνος ζωής του ρομπότ σχετίζονται με την πυκνότητα του αέρα, οπότε η μελέτη των σπρίττων στην ανώτερη ατμόσφαιρα χαμηλής πυκνότητας είναι σαν να κοιτάζετε τις ταινίες με μεγεθυντικό φακό σε αργή κίνηση, αν και είναι ακόμα αρκετά γρήγορα!
Πόσες αποστολές κυνηγιού σπαθί έχετε πάει;
Προσωπικά, αυτή είναι η δεύτερη εναέρια εκστρατεία μου. Το πρώτο, το 2011, πέταξε συνολικά 40 ώρες εναέριας κυκλοφορίας και η εκστρατεία αυτή διήρκεσε άλλες 30 ώρες. Πιθανότατα πρόκειται για συνολικά 15 πτήσεις. Το ίδιο πλήρωμα, μείον μου, έκανε μια άλλη εναέρια καμπάνια το 2009.
Οι Ahrns κατέλαβαν αυτά τα μπλε αεριωθούμενα, τα οποία μοιάζουν με φλόγες από έναν αναπτήρα βουτανίου, πάνω από το County County, Κάνσας, στις 3 Αυγούστου 2013. Σε αντίθεση με τους σπρίτες, οι μπλε αεριωθούμενες δεν προκαλούνται άμεσα από κεραυνό, αλλά φαίνεται να συνδέονται κατά κάποιο τρόπο με την παρουσία χιονοθύελλες. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω του Flickr.
Ποιες συνθήκες, ώρες της ημέρας, περιοχές της χώρας και υψόμετρα είναι ιδανικές για αυτές τις πτήσεις;
Το μεσοδυτικό μέρος είναι παραγωγικό, κυρίως επειδή παίρνει αυτές τις ισχυρές καταιγίδες που διαρκούν όλη τη νύχτα. Προφανώς, χρειαζόμαστε να είναι σκοτεινό, αλλά εκτός από το ότι η ώρα της νύχτας δεν φαίνεται να πειράζει πολύ, μόνο πόσο ισχυρή είναι η καταιγίδα και πόσο ισχυρό θετικό αστραπή παράγει. Παρατηρούμε ότι όταν η καταιγίδα πάει καλά παράγει τα σπρέι της στήλης και τα καρότα σπρίττες, αλλά καθώς πεθαίνει, φαίνεται να μεταβιβάζεται σε λιγότερο συχνά, αλλά μεγαλύτερα και φωτεινότερα σπρέι μέδουσας. Πετάμε όσο πιο ψηλά μπορούμε να πετάξουμε, συνήθως μεταξύ 41.000 και 45.000 ποδιών, αλλά αυτό είναι απλώς να έχουμε μια θέα στα σύννεφα. Είμαστε ακόμα κάτω από τους σπρίτες.
Η αστραπή διαρκεί μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου, επομένως είμαι ιδιαίτερα περίεργος για το πώς το φωτογραφίζεις. Τι εξοπλισμό χρησιμοποιείτε;
Για τις φωτογραφίες ακόμα, έβαλα τη φωτογραφική μηχανή μου (ένα Nikon D7000 και ένα γρήγορο φακό) που βλέπει έξω από το παράθυρο και ρυθμίζει ένα χρονόμετρο έτσι ώστε η φωτογραφική μηχανή να τραβάει συνεχώς εικόνες. Στη συνέχεια, περνάω αργότερα και διαγράφω όλα όσα δεν έχουν σπρέι σε αυτό. Είναι η ίδια αρχή με την αστραπιαία φωτογραφία. Φαίνεται ότι θα έπρεπε να πάρετε το σωστό χρονοδιάγραμμα, αλλά είναι πραγματικά στατιστικά, αν τραβήξετε μια δέσμη φωτογραφιών, ένας από αυτούς θα πάρει κάτι αργά ή γρήγορα. Πιθανότατα να τραβήξω τη σειρά των 1.000 εικόνων για κάθε σκωτσέζο με τον οποίο έρχομαι.
Για τις βιντεοκάμερες υψηλής ταχύτητας, η κάμερα διαθέτει ένα buffer που συνεχώς κυκλοφορεί μέσα από τα προηγούμενα όσο και πολλά πλαίσια βίντεο και όταν βλέπω ένα σπρίτη χτυπήσω μια σκανδάλη που λέει στη μηχανή να σταματήσει και να αποθηκεύσει ό, τι μόλις καταγράψει. Όταν τρέχουμε σε 10.000 καρέ ανά δευτερόλεπτο, το buffer γεμίζει σε περίπου ένα δευτερόλεπτο, γι 'αυτό και για πολύ καιρό πρέπει να αναγνωρίσω ένα sprite και να χτυπήσει το κουμπί. Αυτό μπορεί να είναι αρκετά φόρος σε μια αργή νύχτα, όταν πρέπει να προσέξετε τίποτα δεν συμβαίνει για 45 λεπτά ευθεία και να είναι ακόμα έτοιμος με αυτό το λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο χρόνο αντίδρασης.
Μπορείτε να περιγράψετε τη ρύθμιση; Πώς παίρνετε πραγματικά φωτογραφίες από το παράθυρο του αεροπλάνου;
Μια εικόνα αξίζει χίλιες λέξεις, έτσι;
Εγκατάσταση του Ahrns κοντά στο παράθυρο του αεροπλάνου. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω του Flickr.
Και για το βίντεο υψηλής ταχύτητας ...
Η ρύθμισή του για τη λήψη βίντεο υψηλής ταχύτητας. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω του Flickr.
Έχουμε μια σύνδεση στο internet στο αεροπλάνο, ώστε να μπορούμε να παρακολουθούμε καιρού τις καιρικές συνθήκες σε πραγματικό χρόνο. Απλώς τοποθετούμε τις παραπάνω κάμερες στο πιο παραγωγικό μέρος της καταιγίδας και περιμένουμε τους σπρίτες.
Πόσο σπάνιες είναι αυτές οι φωτογραφίες που έχετε τραβήξει;
Στο βαθμό που μπορώ να πω, είναι αρκετά σπάνιες. Υπάρχουν κάποιες εικόνες με σπίθες που έχουν ληφθεί με κάμερες μετεωριτών και κάμερες web εκεί έξω, αλλά είναι συνήθως χαμηλής ανάλυσης λόγω της ύπαρξης πολύ μακριά και χρησιμοποιώντας έναν φακό ευρείας γωνίας. Έχω δει δύο ή τρεις εικόνες σπάρτης που έχουν ληφθεί με ένα DSLR, αλλά είναι ακόμα από το έδαφος και σε καλή απόσταση και συνήθως πλάνα από κάτι άλλο που είχε τυχεροί με ένα sprite στο παρασκήνιο. Έχω το πλεονέκτημα ότι βρίσκομαι στον αέρα, κοντά στην περιοχή παραγωγής σπρέι, με μια καλή εικασία για το πού θα εμφανιστούν οι σπρίτες, ώστε να μπορώ να χρησιμοποιήσω ένα φακό με μικρότερο οπτικό πεδίο για να καταλάβω το σπρέι κοντά.
Όσο για τις εικόνες που έκανα με μπλε αεριωθούμενα, όσο μπορώ να πω ότι είναι στην πραγματικότητα οι πρώτες εικόνες των αεριωθούμενων αεροσκαφών που λαμβάνονται με ένα DSLR. Αυτό έχει νόημα, επειδή τα αεριωθούμενα αεροπλάνα είναι πολύ πιο κοντά στην κορυφή των σύννεφων από ό, τι τα σπρίτσια τόσο πιο δύσκολο να δει από το έδαφος. Η ύπαρξη στον αέρα είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα.
Πήρε πάνω από το Red Willow County, Νεμπράσκα, στις 12 Αυγούστου 2013. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω Flickr.
Τι βλέπετε γελοία για τις εικόνες, αν όχι τίποτα;
Νομίζω ότι υπάρχει μια πραγματικά αλλόκοτη ακρίβεια γι 'αυτούς. Πάρτε αυτό το (παραπάνω), για παράδειγμα. Έχεις αυτό το όμορφο γαλήνιο αστέρι, και ένα δροσερό, γαλάζιο γαλάζιο φως που βγαίνει από την αστραπή κάτω. Τότε BLAM! Αυτός ο παράξενος, απειλητικός, εντελώς ξενιστικός σκωτσέζος παίρνει απλώς ολόκληρη τη σκηνή, όπως «Είμαι εδώ, τι θα κάνεις γι 'αυτό;»
Ο Hans Nielsen, ο κύριος ερευνητής της εκστρατείας (και το προαναφερθέν μέλος της επιτροπής μου), λέει ότι αυτός (παρακάτω) του θυμίζει τα κλασικά ολλανδικά έργα ζωγραφικής, με τους τόνους σέπια και ελαφρά θολά από την ατμοσφαιρική ομίχλη.
Πήρε πάνω από την Καναδική κομητεία, Οκλαχόμα, στις 6 Αυγούστου 2013. Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Jason Ahrns μέσω Flickr.
Τι μάθατε μέχρι στιγμής για τους σπρίτες, συμμετέχοντας σε αυτό το έργο;
Προσωπικά? Όταν μπήκα στην εκστρατεία του 2011, δεν ήξερα τίποτα για τους σπρίτες πέρα από την είσοδο της Βικιπαίδειας. Μάθω περισσότερα κάθε βράδυ των εκστρατειών, ακούγοντας τους άλλους να μιλούν για τις συνθήκες εκ των προτέρων, τι βλέπουμε κατά τη διάρκεια των πτήσεων και το τι κάναμε σωστά, τι κάναμε λάθος συζητήσεις για την μπύρα μετά την πτήση. Είμαι ακόμα αρχάριος σε σύγκριση με τους άλλους, αλλά είμαι τώρα στο σημείο που μπορώ να κάνω τις πιο γενικές δημόσιες ερωτήσεις για τους σπρίτες και το κυνήγι των σπάρτης.
Πού και πότε φτάνετε στη συνέχεια;
Τίποτα δεν έχει τεθεί σε πέτρα, αλλά θα θέλαμε πραγματικά να πετάξουμε πάλι το επόμενο καλοκαίρι. Ας ελπίσουμε ότι μπορούμε να το κάνουμε αυτό.
