Sprite (relámpago)

Los sprites o sprites rojos son descargas eléctricas a gran escala que ocurren muy por encima de las nubes de tormenta , o cumulonimbus , dando lugar a una gama bastante variada de formas visuales que parpadean en el cielo nocturno. Por lo general, se desencadenan por descargas de rayos positivos entre una nube de tormenta subyacente y el suelo.

Primera imagen en color de un objeto, tomada desde un avión
Un objeto visto desde la Estación Espacial Internacional (arriba a la derecha, rojo tenue sobre el rayo).

Los sprites aparecen como destellos luminosos de color naranja rojizo. A menudo se encuentran en grupos por encima de la troposfera en un rango de altitud de 50 a 90 km (31 a 56 millas). Los informes visuales esporádicos de sprites se remontan al menos a 1886 [1], pero fueron fotografiados por primera vez el 4 de julio de 1994 por científicos de la Universidad de Minnesota y posteriormente han sido capturados en grabaciones de video miles de veces.

Los sprites a veces se denominan incorrectamente relámpagos de la atmósfera superior . Sin embargo, los sprites son fenómenos de plasma frío que carecen de las temperaturas de los canales calientes de los rayos troposféricos , por lo que se parecen más a las descargas de tubos fluorescentes que a las descargas de rayos. Los sprites están asociados con varios otros fenómenos ópticos de la atmósfera superior, incluidos los chorros azules y los ELFOS . [1]

Imagen de sprite ISS arriba; aumentado

El primer informe conocido de fenómenos ópticos transitorios por encima de las nubes de tormenta es de Johann Georg Estor en 1730. Otro informe temprano es el de Toynbee y Mackenzie en 1886. [2] El premio Nobel CTR Wilson había sugerido en 1925, sobre bases teóricas, que podría ocurrir una avería eléctrica en la atmósfera superior, y en 1956 fue testigo de lo que posiblemente podría haber sido un duende. Fueron documentados fotográficamente por primera vez el 6 de julio de 1989, cuando científicos de la Universidad de Minnesota , usando una cámara de video con poca luz, capturaron accidentalmente la primera imagen de lo que posteriormente se conocería como un duende. [3]

Varios años después de su descubrimiento, fueron nombrados duendes (espíritus del aire) por su naturaleza esquiva. [4] Desde la captura de video de 1989, los sprites han sido fotografiados desde el suelo, desde aviones y desde el espacio, y se han convertido en el tema de intensas investigaciones.

En 2016, se observaron sprites durante el paso del huracán Matthew por el Caribe. [5] Actualmente se desconoce el papel de los sprites en los ciclones tropicales. [6]

Diferentes tipos de fenómenos eléctricos en la atmósfera.

Se han observado sprites en América del Norte , [7] América Central , América del Sur , [8] Europa , [9] África Central ( Zaire ), Australia , el Mar de Japón y Asia y se cree que ocurren durante la mayoría de los grandes sistemas de tormentas eléctricas.

Rodger (1999) categorizó tres tipos de sprites según su apariencia visual. [1]

  • Sprite de medusa: muy grande, hasta 50 por 50 km (31 por 31 millas).
  • Sprite de columna (C-sprite): descargas eléctricas a gran escala sobre la tierra que aún no se comprenden del todo.
  • Sprite de zanahoria: un sprite de columna con largos zarcillos.

Los sprites son de color naranja rojizo [4] en sus regiones superiores, con zarcillos colgantes azulados debajo, y pueden estar precedidos por un halo rojizo. Duran más que las descargas estratosféricas inferiores normales, que suelen durar unos pocos milisegundos, y suelen ser provocadas por descargas de rayos positivos entre la nube tormentosa y el suelo, [10] aunque también se han observado sprites generados por destellos negativos en el suelo. [11] A menudo ocurren en grupos de dos o más, y típicamente abarcan el rango de altitud de 50 a 90 kilómetros (31 a 56 millas), con lo que parecen ser zarcillos colgando debajo y ramas que llegan arriba. [4]

Un sprite sobre Laos , visto desde la Estación Espacial Internacional

Imágenes ópticas usando una cámara de alta velocidad de 10,000 cuadros por segundo mostraron que los sprites son en realidad grupos de pequeñas bolas de ionización del tamaño de un decámetro (10–100 mo 33–328 pies) que se lanzan a una altitud de aproximadamente 80 km ( 50 millas) y luego se mueven hacia abajo a velocidades de hasta el diez por ciento de la velocidad de la luz , seguidas unos milisegundos más tarde por un conjunto separado de bolas de ionización que se mueven hacia arriba. [12] Los sprites pueden desplazarse horizontalmente hasta 50 km (31 millas) de la ubicación del rayo subyacente, con un retraso de tiempo después del rayo que suele ser de unos pocos milisegundos, pero en raras ocasiones puede ser de hasta 100 milisegundos. .

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Este metraje de la ISS muestra un sprite rojo sobre el este de Asia inmediatamente antes de las 0:07, directamente sobre el gran relámpago hacia la parte superior derecha del encuadre.

Para filmar sprites de la Tierra, deben existir condiciones especiales: 150 a 500 km (93 a 311 millas) de vista despejada de una poderosa tormenta eléctrica con relámpagos positivos entre la nube y el suelo, equipo de grabación sensible al rojo y un cielo negro sin iluminación. . [13]

Los sprites a veces están precedidos, en aproximadamente 1 milisegundo, por un halo de sprite , una región en forma de panqueque de emisiones ópticas débiles y transitorias de aproximadamente 50 kilómetros (31 millas) de ancho y 10 kilómetros (6.2 millas) de espesor. El halo está centrado a unos 70 kilómetros (43 millas) de altitud sobre el rayo inicial. Se cree que estos halos se producen mediante el mismo proceso físico que produce los sprites, pero para los que la ionización es demasiado débil para cruzar el umbral requerido para la formación de serpentinas. A veces se confunden con ELFOS , debido a su similitud visual y corta duración. [14] [15] [16]

La investigación llevada a cabo en la Universidad de Stanford en 2000 indica que, a diferencia de los sprites con una estructura columnar vertical brillante, la aparición de halos de sprites no es inusual en asociación con descargas de rayos normales (negativas). [16] Una investigación realizada en 2004 por científicos de la Universidad de Tohoku encontró que las emisiones de muy baja frecuencia ocurren al mismo tiempo que el sprite, lo que indica que una descarga dentro de la nube puede generar los sprites. [17]

Se ha culpado a los sprites de accidentes inexplicables que involucraron operaciones vehiculares a gran altitud por encima de tormentas eléctricas. Un ejemplo de esto es el mal funcionamiento de un globo estratosférico de la NASA lanzado el 6 de junio de 1989 desde Palestina, Texas . El globo sufrió una liberación de carga útil no ordenada mientras volaba a 120.000 pies (37.000 m) sobre una tormenta cerca de Graham, Texas . Meses después del accidente, una investigación concluyó que un "relámpago" que viajaba hacia arriba desde las nubes provocó el incidente. [18] La atribución del accidente a un sprite se hizo de forma retroactiva, ya que este término no se acuñó hasta finales de 1993.

  • Rayos de la atmósfera superior (incluye Blue Jets)
  • Aurora (astronomía)
  • Relámpago del Catatumbo
  • Fenómenos visuales de rayos cósmicos

  1. ↑ a b c Rodger, CJ (1999). "Sprites rojos, relámpagos ascendentes y perturbaciones VLF" . Reseñas de Geofísica . 37 (3): 317–336. doi : 10.1029 / 2001JA000283 .
  2. ^ Toynbee, Henry (14 de enero de 1886). "Fenómenos meteorológicos (letra)" . Naturaleza . 33 (846): 245. doi : 10.1038 / 033245d0 . S2CID  4128139 .
  3. ^ Franz, RC; Nemzek, RJ; Winckler, JR (1990). "Imagen de televisión de una gran descarga eléctrica ascendente por encima de un sistema de tormenta". Ciencia . 249 (4964): 48–51. Código Bibliográfico : 1990Sci ... 249 ... 48F . doi : 10.1126 / science.249.4964.48 . PMID  17787625 . S2CID  9343018 .
  4. ^ a b c Sentman, DD; Wescott, EM; Osborne, DL; Hampton, DL; Heavner, MJ (1995). "Resultados preliminares de la campaña de aviones Sprites94: 1. Red Sprites". Geophys. Res. Lett . 22 (10): 1205–1208. Código Bibliográfico : 1995GeoRL..22.1205S . doi : 10.1029 / 95GL00583 .
  5. ^ "Raras y coloridas sprites de rayo bailan sobre el huracán Matthew" . National Geographic . 3 de octubre de 2016 . Consultado el 3 de octubre de 2016 .
  6. ^ "Huracán Matthew y la banda día / noche" . Instituto Cooperativo de Estudios de Satélites Meteorológicos . Universidad de Wisconsin-Madison. 7 de octubre de 2016 . Consultado el 3 de noviembre de 2016 .
  7. ^ Kathy Berry (1994). Destellos de colores espectaculares registrados sobre tormentas eléctricas. NASA . Consultado el 18 de febrero de 2009.
  8. ^ Don Savage y Kathy Berry (1995). Sprites confirmados por tormentas fuera de EE. UU. Por primera vez. NASA . Consultado el 18 de febrero de 2009.
  9. ^ "Fenómeno atmosférico raro observado desde Armagh" . Archivado desde el original el 5 de septiembre de 2013 . Consultado el 21 de agosto de 2013 .
  10. ^ Boccippio, DJ; Williams, ER; Heckman, SJ; Lyons, WA; Baker, IT; Boldi, R (agosto de 1995). "Sprites, ELF transitorios y golpes de tierra positivos". Ciencia . 269 (5227): 1088–1091. Código Bibliográfico : 1995Sci ... 269.1088B . doi : 10.1126 / science.269.5227.1088 . PMID  17755531 . S2CID  8840716 .
  11. ^ Lu, Gaopeng; Cummer, Steven A; Blakeslee, Richard J; Weiss, Stephanie; Beasley, William H (2012). "Morfología del rayo y cambio de momento de carga de impulso de golpes negativos de corriente de pico alto". Revista de Investigación Geofísica: Atmósferas . 117 (D4): n / a. Código bibliográfico : 2012JGRD..117.4212L . CiteSeerX  10.1.1.308.9842 . doi : 10.1029 / 2011JD016890 .
  12. ^ Stenbaek-Nielsen, HC; McHarg, MG; Kanmae, T .; Sentman, DD (6 de junio de 2007). "Tasas de emisión observadas en cabezas de serpentinas de sprites" . Geophys. Res. Lett . 34 (11): L11105. Código bibliográfico : 2007GeoRL..3411105S . doi : 10.1029 / 2007GL029881 . L11105.
  13. ^ Grønne, Jesper. "Første danske 'red sprites' fanget fra Silkeborg" Archivado el 22 de agosto de 2012 en el Instituto Meteorológico Danés Wayback Machine , el 20 de agosto de 2012. Consultado el 20 de agosto de 2012.
  14. ^ Rina Miyasato, Hiroshi Fukunishi, Yukihiro Takahashi, Michael J. Taylor, Hans. C. Stenbaek-Nielsen (2002). Características de los halos de sprites inducidos por rayos y sus mecanismos de generación. Aldea de origen de la sociedad académica. Consultado el 18 de febrero de 2009. [ enlace muerto ]
  15. ^ Christopher Barrington Leigh (2000). Halos de Sprite. Archivado el 17 de septiembre de 2008 en la Wayback Machine de la Universidad de Stanford . Consultado el 18 de febrero de 2008.
  16. ^ a b Barrington-Leigh, CP, US Inan y M. Stanley, "Identificación de duendes y elfos con vídeo intensificado y fotometría de matriz de banda ancha", J. Geophys. Res. 106, No. 2, febrero de 2001.
  17. ^ Ohkubo, A .; Fukunishi, H .; Takahashi, Y .; Adachi, T. (2005). "VLF / ELF sferic evidencia de actividad de descarga en la nube que produce sprites" . Cartas de investigación geofísica . 32 (4): L04812. Código Bibliográfico : 2005GeoRL..32.4812O . doi : 10.1029 / 2004GL021943 . S2CID  53059204 .
  18. ^ STRATOCAT (2009). "Datos del globo estratosférico lanzado el 5/6/1989 desde Columbia Scientific Balloon Facility, Palestina, Texas, EE. UU. Para la observación de moléculas fluorescentes con láser" . Consultado el 18 de febrero de 2009 .

  • "Red Sprites & Blue Jets" : una captura digital del video VHS distribuido en 1994 por la Universidad de Alaska Fairbanks que popularizó los términos.
  • "Sprites rojos y jets azules" . Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2002 . Consultado el 20 de agosto de 2012 .- página web de la Universidad de Alaska Fairbanks
  • Observaciones terrestres y en globos de sprites y chorros
  • Darwin Sprites '97 Grupo de Física Espacial, Universidad de Otago
  • Imágenes y artículos de Sprites, jets y TLE
  • Sprites en Europa: blog de colaboradores europeos
  • Kanmae, T .; Stenbaek-Nielsen, HC; McHarg, MG; Haaland, RK (2010). "Observación de espectros de sprites azules a 10.000 fps" . Geophys. Res. Lett . 37 (13): L13808. Código Bibliográfico : 2010GeoRL..3713808K . doi : 10.1029 / 2010GL043739 .
  • "Sprite misterioso fotografiado por el astronauta de la ISS: Big Pic" . Archivado desde el original el 14 de julio de 2012 . Consultado el 13 de julio de 2012 .CS1 maint: bot: estado de URL original desconocido ( enlace )
  • Breve biografía profesional del Dr. 'Geoff' McHarg
  • El sitio web de fotografía Petapixel publicó un enlace a una fotografía muy rara y muy clara de un objeto tomada por el fotógrafo Mike Hollingshead. Artículo publicado en el fotógrafo captura una rara fotografía de un sprite con una aurora
  • At the Edge of Space : un programa NOVA que examina el fenómeno de los Sprites
  • Sprites rojos sobre el mar Adriático vistos desde la República Checa (14 de enero de 2019)