Cola, Pepsi z lodem, a może... sprite!

Ostatnio kamery Polskiej Sieci Bolidowej rejestrują wiele zjawisk atmosferycznych zwanych sprite'ami. Duszki (ang. sprites) są to jasne błyski, powstające w wysokich warstwach atmosfery. Trwają kilkadziesiąt milisekund (1 milisekunda = 0.001 sekundy) tzn. nawet krócej niż piorun podczas burzy. Poniżej będę używał częściej terminu 'duszek', choć czasem wymknie mi się (nagle!) 'sprite'.
Duszki rozpoczynają się wysokości 70-80 km nad powierzchnią Ziemi (tam też powstaje charakterystyczne iskrzenie) i przebiegają w dół, do górnej granicy chmury burzowej na wysokości 30-20 km. Typowe zjawisko ma szerokość nawet 40 kilometrów a najszersze mają rozmiary do około 100 km. Z oddali mogą przypominać łańcuch górski, gdzieś daleko ponad chmurami.

Zjawisko duszka powstaje gdy błysk piorun zmienia właściwości atmosfery ponad regionem burzowym. Gdy tylko tak się stanie to natychmiast po błysku pioruna wystąpi duszek. Na załączonej animacji poklatkowej widać, że pod duszkiem znajduje się chmura oświetlona błyskiem pioruna.

Foto: Sprite 2009 07 18 22:01:22 UT (PFN Urzędów-Kraśnik Józek Baran)

Ze względu na swoją naturę, nagłego pojawiania się i szybkiego znikania, ledwo można je dostrzec. Dlatego też duszki są nazywane po angielsku 'sprite' podobnie do słowa 'spirits' - duszki.

Więcej o duszkach

Kiedy duszek powstaje na wskutek błysku pioruna, azot i tlen (cząsteczki dwuatomowe) w atmosferze zaczynają świecić na czerwono. Tylko w dolnej części duszka, przy szczycie chmur świeci on na niebiesko na wskutek innych właściwości atmosfery (świecenie azotu i tlenu). Kształty duszków są różne, dominują dwa rodzaje: o kształcie marchewki i kolumnowe. Podczas ostatniej kampanii obserwacyjnej nad Europą odkryto inne kształty duszków, nawet takie przypominające wyglądem orła.
W ostatnich latach, dzięki zdjęciom w dużej rozdzielczości badacze duszków dowiedzieli się więcej o ich strukturze. Dolna część duszka składa się ze względnie małych (szerokich na 100 metrów) jasnych kanałów zwanych streamer'ami. Przypominają one kształtem drobne "wąsiki" marchewki. Natomiast w górnej części duszka, powyżej 60-70 km, jego wygląd nie ma wyraźnej formy i przypomina czerwoną chmurę. Duszki kolumnowe, wyglądają jak pałeczki i mają taką samą szerokość niezależnie od wysokości. W ich dolnej części można czasem, zauważyć "wąsy" czyli wspomniane streamer'y.

Na poniższej animacji poklatkowej można zobaczyć jak wygląda duszek o kształcie marchewki zarejestrowany przez kamerę przemysłową:

Foto: Sprite 2009 07 18 21:30:26 UT
PFN Urzędów-Kraśnik Józek Baran

Zaobserwować sprite'y

Zaobserwować duszki można ponad systemem burzowym, im silniejszy tym większe są szanse ich zobaczenia. Sprite'y obserwowane były w Europie, Japonii i USA. Najlepsze warunki do obserwacji tych zjawisk atmosferycznych są w Afryce, Indonezji i Ameryce Południowej, gdzie burze częściej występują. Ze względu na to, iż mają one miejsce na sporych wysokościach (20-80 km) obserwator musi się znajdować daleko od burzy, najlepsza odległość to 150-200 km. Poniższe zdjęcie prezentuje duszki złapane przez Monikę Landy-Gyebnar z Węgier ponad burzą w Austrii. Na tej fotografii są to czerwone pałeczki na środku kadru.

Foto: Monika Landy-Gyebnar. Źródło: EuroSprite 2009

Sprite'y mają najczęściej w zwyczaju pojawiać się pod koniec burzy. Nie wszystkie systemy burzowe dadzą duszki. Prawdopodobnie tylko te najbardziej energetyczne i powoli "ładujące" się burze wyprodukują sprite'y (unikające utraty energii poprzez błyskawice).

Poniższe obrazy pokazują sprite'y zarejestrowane na górze Puy de Dome w środkowej Francji od godziny 22:44 UT dnia 11 sierpnia 2005. Odstępy między kolejnymi zjawiskami trwają około 12 minut. Ten czas jest konieczny aby burza "doładowała się", zanim wytworzy nową porcję duszków. Obrazy zarejestrowano za pomocą wysokoczułej kamery. Pierwsze dwa sprite'y mają kształt marchewki, ostatni jest zapewne sprite'em kolumnowym. Poniżej (szczególnie na środkowym zdjęciu) można dostrzec, iż błyskawica podświetliła chmury.

Na podstawie: Coupling of Atmospheric Layers, EuroSprite 2009