稍纵即逝 雷暴云之上的“精灵”(图)

美国国家航空航天局与阿拉斯加大学于1994年所拍摄的“精灵”。（图片来源：维基百科图库 作者 Eastview）

你听过“精灵”这种自然现象吗？它存在于雷暴云之上，会发出橙红色的光芒闪烁于夜空中，是一种稍纵即逝的发光现象。

精灵

有一种存在于积雨云之上的大范围放电现象，被称为“精灵”。“精灵”会发出橙红色的光芒，以各种形状闪烁出现于夜空中，会在对流层以上海拔约50到90公里处形成，是由雷暴云与正地闪所产生，会成群地出现。“精灵”与闪电不同，并没有闪电的高温，而是一种冷电浆体现象，组成的电浆体更接近萤光灯内的放电物质。

公元1730年，有个记载描述雷暴雨以上有某种短暂的发光现象，据说是“精灵”最早被发现的间接证据。曾获得诺贝尔物理学奖的英国原子物理学及核子物理学先驱查尔斯·汤姆森·里斯·威尔逊于1925年提出与其相关的理论，上层大气能够发生一种电击穿现象，并曾在1956年亲眼目睹极可能是“精灵”出现的现象。

公元1989年7月6日，明尼苏达大学的科学家使用低光摄影机，偶然拍下第一张“精灵”的照片。由于这种现象可遇不可求，是种稍纵即逝的自然现象，因此人们将其称为“精灵”。从此以后，人们开始从地面、飞机，甚至是太空拍摄到数以万计的“精灵”出现。

精灵的特性

“精灵”现象在亚洲、澳洲、北美洲、中美洲、南美洲、欧洲、非洲中部等地都有出现，能够使用超高速相机与图像增强器，辨认出精灵的形状。一般认为大规模雷暴系统中都会出现“精灵”，能够依据形状分为“水母精灵”、“萝卜精灵”、“柱状精灵”，其中“水母精灵”规模极大，范围达到900平方公里；“柱状精灵”则是一种大规模放电现象。

“精灵”通常会以两个以上成群出现，上部分呈现橙红色，下部分则悬挂蓝色的卷须体，上下皆有很长的延伸物，长达50到90公里的区间。“精灵”是由下方的雷暴云与地面之间产生的正地闪引发，会出现数毫秒左右的时间，罕见的情况下可达100毫秒。

从地球拍摄“精灵”的画面，需要大型雷暴系统的150到500公里以外没有阻挡遮蔽视线，夜空中必须漆黑无光，云与地面间必须产生正地闪。除此之外，使用的拍摄器材必须要对红光十分敏感才行。如果使用每秒1万帧的高速相机拍摄，能发现精灵是由一团直径数十公尺的电浆球组成，会在大约海拔80公里处形成，以光速10分之1的速度往下移动，经过数毫秒后又有另一组电浆球往上移动。

精灵晕

“精灵”现象出现前，会出现一种名为“精灵晕”的现象。大约发生在前1毫秒的时间点，短暂地出现一种宽度50公里、厚度10公里的圆盘形晕。“精灵晕”的物理原理与“精灵”相同，但因电解程度太弱，而无法产生高速流动的物质，有时会与称为“淘气精灵”的中高层大气极低频率辐射放电现象搞混。

史丹福大学于公元2000年的研究指出“精灵晕”会与普通闪电（负地闪）一同出现，而东北大学的科学家于2004年研究发现“精灵”出现时也会发生低频发光现象，代表云以内的放电也能够产生“精灵”。