Jason Ahrns, študent na univerzi Alaska-Fairbanks, in drugi znanstveniki z ameriške letalske akademije in Fort Lewis College - vsi del projekta, ki ga sponzorira Nacionalna znanstvena fundacija - so bili na misiji. Letošnje poletje se je skupina v iskanju spritov odpravila na nebo v raziskovalnem letalu Nacionalnega centra za atmosferska raziskovanja Gulfstream V, kjer je v več letih poletila skupaj 30 ur.
Duhovi, znani tudi kot rdeča strela, so električni razelektritve, ki se med nevihtami pojavljajo kot sunki rdeče svetlobe nad oblaki. Ker je vremenski pojav tako minljiv (duhovi utripajo le milisekunde) in večinoma niso vidni s tal, so težko opazovati in še težje fotografirati, raje kot nagajivi zračni duhovi fantazijskega kraljestva, po katerem so poimenovani. Ahrns in njegovi sodelavci pa so z rdečimi strelami posneli izjemno redke fotografije z uporabo DSLR kamer in visokohitrostnih video kamer, nameščenih v oknu letala. Raziskovalci upajo, da bodo izvedeli več o fizikalnih in kemičnih procesih, ki povzročajo sprit in druge oblike strele v zgornjem ozračju.
Kako je ujeti slike nekaterih najbolj kratkotrajnih in naglih lastnosti v naravi? Ahrnsa sem zaslišal v e-pošti in on mi je razložil, kakšni so spritevi, zakaj se pojavljajo, kako jih znanstveniki najdejo in zakaj ga tako zanimajo nedostopni pojavi.
Najprej, kaj je sprite?
Sprite je nekakšen električni izpust zgornjega ozračja, povezan z nevihtami. Veliko električno polje, ki ga ustvarjajo nekateri streli, ionizira zrak visoko nad oblakom, ki nato oddaja svetlobo, ki jo vidimo na slikah. Očitno prosijo v primerjavi z navadnimi strelovodi, ki jih vidimo ves čas, vendar želim poudariti, da so špriti precej višji, vrhovi segajo do okoli 100 kilometrov in višje. Strela bi se lahko raztezala približno 10 kilometrov od oblaka do tal, vendar pa lahko sprite doseže 50 kilometrov visok.
Sprite "meduze", ujet nad okrožjem Republic of Kansas, 3. avgusta 2013. Podoba Jason Ahrns z Flickr.
Pod katerimi pogoji se pojavijo?
Povezani so s pozitivnimi udarci strele, ko oblak nabere pozitiven naboj in sprosti strelo. Negativni udarci, ki nastanejo zaradi kopičenja negativnega naboja, so približno 10-krat pogostejši, zato duhovi niso močno povezani z najpogostejšo vrsto strele, vendar tudi v resnici ni tako redko. Več kot je le pozitivna kap, več naboja, ki se je premikal med udarcem, večje so možnosti za sprite. Zato iščemo veliko pozitivno spremembo trenutka naboja, ki je v bistvu pozitivna poteza, utežena s tem, koliko naboja je bilo premaknjeno. Zdi se, da večina večjih neviht povzroča razmere, ki vodijo do pljunov, vendar nekatere bolj kot druge. Samo iščemo nevihto z zgodovino veliko velikih pozitivnih sprememb trenutka naboja in si jo poglejmo.
Kakšno je vaše znanstveno znanje? In kako so vas zanimali spriti?
Sem predvsem raziskovalec aurore, to je tisto, na čemer delam na UAF. Sprite sem se vključil, ker eden od članov diplomirane komisije organizira te akcije in je potreboval dodatno pomoč. Mislil sem, da so špriti fascinantni, moj svetovalec pa me je podpiral, da sem se malo odcepil, zato sem skočil na moštvo.
Sprites nad okrožjem Red Willow, Nebraska, 12. avgusta 2013. Slika je prispevala Jason Ahrns prek Flickr.
Kot razumem, ni veliko znanega o rdeči streli, ki so jo odkrili pred 25 leti ali več. Kaj se vi in drugi znanstveniki s projektom NSF upate naučiti? Katera so največja vprašanja?
S to akcijo se osredotočamo na tri vprašanja. Prvič, kateri osnovni fizikalni in kemični procesi se pojavljajo? Še vedno ni jasno, kaj se točno dogaja v spritu in zakaj obstajajo različne vrste spritov in kakšni pogoji vam na primer omogočajo stolpec sprite v primerjavi s sprčkom korenja. (Vsa imena sprita se nanašajo le na njihovo obliko.) Ali imajo spriti v veliki meri vpliv na srednjo atmosfero? Sprites očitno predstavljajo nekakšen prenos energije, vendar je to v merilu, ki pomembno vpliva na vreme in podnebje? Na to ne moremo odgovoriti, če jih ne preučimo. Torej, kaj se lahko naučimo o osnovni fiziki pretakanja? Vretena, ki segajo z dna sprites, se 'gibljejo', majhne ionizacijske kroglice. Hitrost in življenjska doba tokreaterja sta povezana z gostoto zraka, zato je proučevanje spritov v zgornji atmosferi zelo nizke gostote podobno gledanju stružnic z lupo v počasnem gibanju, čeprav so še vedno precej hitri!
Koliko misij za lov na sprite ste bili?
Osebno je to moja druga letalska akcija. Prva, leta 2011, je letela skupno 40 ur v zraku, ta akcija pa je trajala še 30 ur. Verjetno je približno 15ish letov. Leta 2009 je ista posadka, razen mene, opravila še eno letalsko akcijo.
Ahrns je te modre curke, ki so videti kot plameni iz butanskega vžigalnika, nad okrožjem Republic County, Kansas, zajel 3. avgusta 2013. Za razliko od spritov modri curki ne sprožijo strele, ampak se zdi, da so nekako povezani s prisotnostjo toče nevihte. Jason Ahrns se je s pomočjo Flickr strinjal s sliko.
Kateri pogoji, čas dneva, območja države in višine so idealni za te lete?
Srednji zahod je ploden, predvsem zato, ker dobijo te močne nevihte, ki trajajo vso noč. Očitno ga potrebujemo, da je temno, toda razen, da se čas noči ne zdi veliko pomemben, le kako močna je nevihta in koliko močne pozitivne strele ustvarja. Opažamo, da ko nevihta dobro napreduje, prinaša korenine sprites in korenjske sprites, vendar, ko odmira, se zdi, da se preusmerijo na manj pogoste, vendar večje in svetlejše meduze. Letemo čim višje, ponavadi med 41.000 in 45.000 čevljev, a to je preprosto zato, da bi dobili pogled nad oblake. Še vedno smo pod spriti.
Strela traja le milisekunde, zato me še posebej zanima, kako fotografirate. Kakšno opremo uporabljate?
Za fotografije sem samo postavil fotoaparat (Nikon D7000 in hiter objektiv), ki je obrnjen skozi okno, in postavil intervalometer, tako da kamera samo nenehno fotografira. Potem grem pozneje in izbrišem vse, v čemer ni sprite. To je isti princip kot fotografije strele; zdi se, kot da bi morali časovno natančno ugotoviti, vendar je res zgolj statistična, če posnamete kup slik, se slej ko prej zgodi nekaj. Verjetno posnamem zaporedje 1.000 slik za vsakega spriteja, s katerim se odpeljem.
Za visokohitrostne video kamere ima kamera medpomnilnik, ki nenehno kroži skozi prejšnji, vendar mnogo sličic video posnetka, in ko zagledam sprite, pritisnem na sprožilec, ki pove, da se kamera ustavi in shrani vse, kar je pravkar posnela. Ko tečemo s hitrostjo 10.000 sličic na sekundo, se tamponski polnilnik napolni v približno sekundi, tako da toliko časa moram prepoznati sprite in pritisniti na gumb. To je lahko precej obdavčljivo v počasni noči, ko morate gledati, da se nič ne dogaja 45 minut naravnost, in še vedno ste pripravljeni na to, da je reakcijski čas krajši od ene sekunde.
Lahko opišete nastavitev? Kako pravzaprav fotografirate skozi okno letala?
Slika je vredna tisoč besed, kajne?
Ahrnsova postavitev blizu okna letala. Jason Ahrns se je s pomočjo Flickr strinjal s sliko.
In za video visoke hitrosti ...
Njegova nastavitev za zajem video posnetkov visoke hitrosti. Jason Ahrns se je s pomočjo Flickr strinjal s sliko.
Na letalu imamo internetno povezavo, da lahko v realnem času opazujemo vremenske razmere. Zgornje kamere samo usmerimo na najbolj produktivni del nevihte in čakamo na sprites.
Kako redke so fotografije, ki ste jih posneli?
Kolikor vem, so precej redki. Tu je nekaj posnetkov, posnetih z meteornimi kamerami in spletnimi kamerami, vendar so običajno nizke ločljivosti, ker so zelo oddaljeni in uporabljajo širokokotni objektiv. Videla sem dve ali tri sprite slike, posnete z DSLR-jem, vendar so še vedno od tal in na dobri razdalji in ponavadi posnamejo nekaj drugega, kar je imelo srečo s sprita v ozadju. Prednost imam v zraku, blizu območja za proizvodnjo spriteja, z dobrim ugibanjem, kje se bodo spriti pojavili, tako da lahko za objektiv spravim od blizu, uporabim lečo z ožjim vidnim poljem.
Kar zadeva slike modrih curkov, kolikor lahko povem, da so dejansko prve slike curkov, posnetih z DSLR. To je smiselno, saj so curki veliko bližje vrhu oblakov kot pa sprite, ki jih je toliko težje videti od tal. Biti v zraku je velika prednost.
12. avgusta 2013 je bil prevzet nad okrožjem Red Willow, Nebraska, z dovoljenjem Jasona Ahrnsa preko Flickr.
Kaj se vam zdi pri teh slikah spretno?
Mislim, da je o njih res drugače reči. Za primer vzemite to (zgoraj). Imate to lepo vedro zvezdno polje in nekaj hladne, pomirjujoče modre svetlobe, ki prihaja od strele spodaj. Potem BLAM! Ta čuden, grozljiv, povsem tuj sprite pogled je samo prevzel celotno sceno, kot je "Tukaj sem, kaj boš storil glede tega?"
Hans Nielsen, glavni preiskovalec kampanje (in že prej omenjeni član odbora), pravi, da ga ta (spodaj) spominja na klasične nizozemske slike, s svojimi sepijami in rahlim zamegljevanjem iz atmosferske megle.
Kanadski okrožji v Oklahomi so ga prevzeli 6. avgusta 2013. Jason Ahrns se je s Flickr posnel z vsebino.
Kaj ste se doslej naučili o spritovih s sodelovanjem v tem projektu?
Osebno? Ko sem se pridružil kampanji 2011, nisem vedel ničesar o duhovih, ki niso vpisani na Wikipedijo. Vsak večer kampanj izvem več, poslušam druge, kako se pogovarjajo o pogojih, kaj vidimo med poletom in o tem, "kaj smo naredili pravilno, kaj smo naredili narobe", razpravljajo o pivu po letu. Še vedno sem novinec v primerjavi z drugimi fanti, vendar sem zdaj na mestu, ko lahko postavim najbolj splošna javna vprašanja o spritih in lovu na sprite.
Kam in kdaj letiš naslednjič?
Nič ni postavljeno v kamen, vendar bi res radi leteli naslednje poletje. Upajmo, da lahko to tudi storimo.
