בלוגים

מדענים מצלמים תצלומים נדירים של ברק אדום | מַדָע

ג'ייסון ארנס, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת אלסקה-פיירבנקס, ומדענים אחרים מהאקדמיה האמריקאית לחיל האוויר ומכללת פורט לואיס - כולם חלק מפרויקט בחסות הקרן הלאומית למדע - היו במשימה. בקיץ הנוכחי הקבוצה יצאה לשמיים במרכז הלאומי לחקר האטמוספירה מטוסי מחקר של Gulfstream V , רישום סך של 30 שעות במספר טיסות, בחיפוש אחר ספריטים .

ספריטים, המכונים גם ברקים אדומים, הם פריקות חשמל שנראות כפרצי אור אדום מעל עננים במהלך סופות רעמים. מכיוון שתופעת מזג האוויר כל כך חולפת (ספריטים מהבהבים רק אלפיות השנייה) ולרוב הם לא נראים מהאדמה, הם קשה לתצפית וקשה עוד יותר לצלם, דווקא כמו השובב רוחות אוויר של תחום הפנטזיה שהם נקראים על שם. אולם ארנס ועמיתיו תפסו צילומים נדירים ביותר של הברק האדום, באמצעות מצלמות DSLR ומצלמות וידיאו מהירות הממוקמות בחלון המטוס. החוקרים מקווים ללמוד עוד על התהליכים הפיזיקליים והכימיים שמולידים ספריטים וצורות אחרות של ברק אטמוספרי עליון .

הליום התגלה לראשונה ב

איך זה לצלם תמונות של כמה מהמאפיינים הקצרים והלא יציבים ביותר של הטבע? שאלתי ארנס בדוא'ל, והוא הסביר מהם ספריטים, מדוע הם מתרחשים, כיצד מדענים מוצאים אותם ומדוע הוא כל כך מתעניין בתופעות החמקמקות.





קודם כל, מה זה ספרייט?

ספרייט הוא מעין פריקה חשמלית של האטמוספירה העליונה הקשורה לסופות רעמים. שדה חשמלי גדול, שנוצר על ידי כמה משיכות ברק, מיינן את האוויר גבוה מעל הענן, ואז פולט את האור שאנו רואים בתמונות. הם כמובן מתחננים להשוואה לברקים הרגילים שאנחנו רואים כל הזמן, אבל אני רוצה לציין שהספריטים הם הרבה יותר גבוהים, עם צמרות הגובה של עד 100 ק'מ ומעלה. ברק יכול להימתח כ -10 ק'מ מהענן לקרקע, אך ספרייט יכול להגיע לגובה 50 ק'מ.



ספרייט מדוזה שנלכד מעל מחוז הרפובליקה, קנזס, ב -3 באוגוסט 2013. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס באמצעות פליקר .

באילו תנאים הם מתרחשים?

הם קשורים למכות ברק חיוביות, כאשר לענן יש הצטברות של מטען חיובי ומשחרר ברק. שבץ שלילי, מהצטברות מטען שלילי, שכיח פי 10 בערך, ולכן ספריטים אינם קשורים חזק לסוג הברק הנפוץ ביותר, אך גם זה לא ממש נדיר. יותר מסתם שבץ מוחי חיובי, ככל שהמטען הועבר יותר במהלך המכה, כך הסיכויים לספרייט היו טובים יותר. אז אנו מחפשים שינוי חיובי-רגע-חיובי גדול, שהוא בעצם המכות החיוביות ששוקללו לפי כמות המטען שהועברה. נראה שרוב סופות הרעמים הגדולות מייצרות את התנאים המובילים לספריטים, אך חלקם יותר מאחרים. אנחנו רק מחפשים סערה עם היסטוריה של המון מטען חיובי-רגע-שינוי גדול והולכים להסתכל עליה.



מה הרקע המדעי שלך? ואיך התעניינת בספריטים?

אני בעיקר חוקר אורורה, על זה אני עושה את התזה שלי ב- UAF. התעסקתי בספריטים מכיוון שאחד מחברי ועדת הבוגרים שלי מארגן את הקמפיינים האלה ונזקק לעזרה נוספת. חשבתי שספריטים מרתקים, והיועץ שלי תומך בכך שאני מסתעף קצת, אז קפצתי על הצוות.

ספריטס מעל מחוז ערבה אדומה, נברסקה, ב -12 באוגוסט 2013. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס דרך פליקר .

לפי מה שאני מבין, לא ידוע הרבה על ברק אדום, שהתגלה רק לפני 25 שנה לערך. עם פרויקט ה- NSF, מה אתה ושאר המדענים מקווים ללמוד? מהן השאלות הגדולות ביותר שיש לך?

בקמפיין זה אנו מתמקדים בשלוש שאלות. ראשית, אילו תהליכים בסיסיים פיזיקלים וכימיים מתרחשים? עדיין לא ברור מה בדיוק קורה בספרייט, ולמה ישנם סוגים שונים של ספריטים, ואילו תנאים נותנים לך ספרייט עמוד לעומת ספרייט גזר, למשל. (כל שמות הספריטים פשוט מתייחסים לצורתם.) לאחר מכן, האם לספריטים יש השפעה גדולה בקנה מידה על האווירה האמצעית? ספריטים מייצגים בבירור סוג של העברת אנרגיה, אך האם מדובר בקנה מידה שיש לו השפעה משמעותית על מזג האוויר והאקלים? אנחנו לא יכולים לענות על זה בלי ללמוד אותם. ואז, מה אנחנו יכולים ללמוד על פיזיקת סטרימר בסיסית? הגידים שיורדים מתחתית הספריטים הם 'זרמים' - כדורי יינון קטנים - הנעים. מהירות הסטרימר ואורך החיים קשורים לצפיפות האוויר, כך שלימוד ספריטים באטמוספירה העליונה בצפיפות נמוכה זה כמו להסתכל בזרמים עם זכוכית מגדלת בתנועה איטית, למרות שהם עדיין די מהירים!

בכמה משימות של ציד ספרייט היית?

באופן אישי, זה הקמפיין האווירי השני שלי. הראשון, בשנת 2011, טס בסך הכל 40 שעות מוטסות, והקמפיין הזה עשה עוד 30 שעות. ככל הנראה מדובר בסביבות ה -15 טיסות סך הכל. אותו צוות, פחות ממני, עשה קמפיין אווירי נוסף בשנת 2009.

ארנס לכד את המטוסים הכחולים האלה, שנראים כמו להבות מצית בוטאן, מעל מחוז הרפובליקה, קנזס, ב -3 באוגוסט 2013. בניגוד לספריטים, מטוסי כחול אינם מופעלים ישירות על ידי ברק, אך נראה שהם קשורים איכשהו לנוכחות סופות ברד. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס דרך פליקר .

אילו תנאים, זמנים ביום, אזורי הארץ והגבהים האידיאליים לטיסות אלה?

המערב התיכון הוא יצרני, בעיקר משום שהוא מקבל סופות רעמים חזקות אלה שנמשכות כל הלילה. ברור שאנחנו צריכים שיהיה חשוך, אך מלבד זאת נראה שזמן הלילה לא משנה הרבה, רק כמה חזקה הסערה וכמה ברק חיובי חזק שהיא מייצרת. אנו שמים לב שכאשר הסערה מתנהלת טוב היא מייצרת את ספריטים העמודים ואת ספריטים גזר, אך ככל שהיא מתה נראה שהיא עוברת לספריית מדוזות פחות תכופות, אך בהירות יותר. אנחנו טסים גבוה ככל שנוכל להגיע, בדרך כלל בין 41,000 ל 45,000 רגל, אבל זה פשוט כדי להשקיף על העננים. אנחנו עדיין מתחת לספריטים.

הברק נמשך רק אלפיות השנייה, אז אני סקרן במיוחד איך אתה מצלם אותו. באיזה ציוד אתה משתמש?

לצילומי הסטילס פשוט הגדרתי את המצלמה שלי (ניקון D7000 ועדשה מהירה) פונה מהחלון והגדרתי מד מרחק אז המצלמה פשוט כל הזמן מצליפה תמונות. ואז אני עובר אחר כך ומוחק את כל מה שאין בו ספרייט. זה אותו עיקרון כמו צילום ברקים; נראה כאילו תצטרך לקבל את התזמון בדיוק, אבל זה באמת רק סטטיסטי, אם אתה מצלם חבורה של תמונות אחת מהן תשיג משהו במוקדם או במאוחר. אני כנראה מצלם סדר 1000 תמונות לכל ספרייט שאני יוצא איתו.

למצלמות הווידיאו המהירות, למצלמה יש חוצץ שעובר כל הזמן בין המסגרות הקודמות של הוידאו, וכשאני רואה ספרייט אני פוגע בהדק שאומר למצלמה לעצור ולשמור את כל מה שזה עתה הקליט. כשאנחנו רצים ב -10,000 פריימים לשנייה, המאגר מתמלא כשנייה, אז זה כמה זמן אני צריך לזהות ספרייט וללחוץ על הכפתור. זה יכול להיות די מיסוי בלילה איטי כשאתה צריך לראות שום דבר לא קורה במשך 45 דקות ברציפות ועדיין להיות מוכן עם זמן התגובה של פחות משנייה אחת.

אתה יכול לתאר את ההתקנה? איך בעצם מצלמים מחלון המטוס?

תמונה שווה אלף מילים, נכון?

ההתקנה של ארנס ליד חלון המטוס. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס דרך פליקר .

ולסרטון המהיר ...

ההגדרה שלו לצילום וידאו במהירות גבוהה. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס דרך פליקר .

יש לנו חיבור לאינטרנט על המטוס כדי שנוכל לצפות בתנאי מזג האוויר בזמן אמת. אנו פשוט מכוונים את המצלמות הנ'ל לחלק הנראה הכי פרודוקטיבי בסערה ומחכים לספריטים.

איך קראו מנהיגי המחאה שנעצרו בכינוס הלאומי הדמוקרטי?

עד כמה צילומים כאלה נדירים שצילמת?

עד כמה שיכולתי לדעת, הם די נדירים. יש כמה תמונות ספרייט שצולמו עם מצלמות מטאור ומצלמות רשת שם בחוץ, אך בדרך כלל הן ברזולוציה נמוכה בגלל היותן רחוקות מאוד ומשתמשות בעדשה רחבה. ראיתי שתיים או שלוש תמונות ספרייט שצולמו עם DSLR, אבל הן עדיין מהקרקע ומרחק טוב משם, ובדרך כלל צילומים של משהו אחר שהתמזל עם ספרייט ברקע. יש לי את היתרון להיות באוויר, קרוב לאזור המייצר ספרייט, עם ניחוש טוב היכן יופיעו הספריטים, כך שאוכל להשתמש בעדשה עם שדה ראייה צר יותר כדי ללכוד את הספרייט מקרוב.

באשר לתמונות שקיבלתי מהן סילונים כחולים , עד כמה שיכולתי לדעת הם למעשה התמונות הראשונות של מטוסי סילון שצולמו עם DSLR. זה הגיוני, כי המטוסים הרבה יותר קרובים לראש העננים מאשר ספריטים שקשה יותר לראות מהאדמה. להיות באוויר הוא יתרון גדול.

נלקח על ידי מחוז ערבה אדומה, נברסקה, ב -12 באוגוסט 2013. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס באמצעות פליקר .

מה אתה מוצא אמנותי בתמונות, אם בכלל?

אני חושב שיש בהם חריפות ממש אחרת. קח את זה (לעיל), למשל. יש לך את שדה הכוכבים השלווה והנחמד הזה, ואור כחול קריר ומרגיע שעולה מהברק שמתחת. ואז BLAM! הספרייט המוזר, המאיים, הזר לגמרי, פשוט משתלט על כל הסצנה, כמו 'אני כאן, מה אתה הולך לעשות בקשר לזה?'

האנס נילסן החוקר הראשי בקמפיין (וחבר הוועדה שהוזכר קודם לכן), אומר שזו (למטה) מזכירה לו את הציורים ההולנדיים הקלאסיים, עם גווני הספיה וטשטוש קל מהאובך האטמוספרי.

הועבר על המחוז הקנדי, אוקלהומה, ב- 6 באוגוסט 2013. תמונה באדיבות ג'ייסון אהרנס באמצעות פליקר .

מה למדת עד כה על ספריטים על ידי השתתפות בפרויקט זה?

אישית? כשהצטרפתי לקמפיין 2011 לא ידעתי דבר על ספריטים מעבר ל ערך בויקיפדיה . אני לומד עוד כל ערב מהקמפיינים, מאזין לאחרים מדברים על תנאים מראש, על מה שאנחנו רואים במהלך הטיסות ועל הדיונים שלנו 'מה עשינו נכון, מה עשינו לא נכון' סביב הבירה שלאחר הטיסה. אני עדיין מתחיל בהשוואה לשאר החבר'ה, אבל אני עכשיו בנקודה שבה אני יכול להעלות את רוב השאלות הציבוריות הכלליות על ספריטים וציד ספרייט.

לאן ומתי אתה טס אחר כך?

שום דבר לא נקבע באבן, אבל אנחנו באמת רוצים לטוס שוב בקיץ הבא. אני מקווה שנוכל לגרום לזה לקרות.





^