捕捉黑夜的“红色精灵”

下雨天出现在云层中的白色闪电很常见，但那只是闪电的一种。有一种叫作“红色精灵”的闪电，相信绝大多数人都没见过。

“红色精灵”的拍摄地在距离天津雷暴区约300千米的一处晴空区雨天出现在云层中的白色闪电很常见，但只是闪电的一种。有一种闪电叫“红色精灵”，相信大多数人都没见过。《红色精灵》的拍摄地点在距离天津雷雨区约300公里的一个阳光明媚空的区域。

隐藏在云层中的神秘精灵

2021年7月11日凌晨，直径400公里的云层覆盖了整个天津，3小时内释放了约600次强闪电，其中约200次带正电荷的云地闪电创造了罕见的“红灵”。

“红色精灵”其实是地球大气层顶部的高空放电现象，经常出现在雷雨云的上方。所以普通的闪电在能看到的地方是看不到的，只有在几十公里外有雷雨，观测条件非常好的时候才能看到。

这种高空放电现象虽然早在100多年前就被发现，但是直到1994年才有人用专业相机拍到它的身影。

 笔者拍摄到的“红色精灵”以及周边环境（摄影/刘博洋）虽然这种高空放电现象在100多年前就被发现了，但直到1994年才有人用专业相机拍下。作者拍摄的“红色精灵”及其周边(摄影/刘博阳)

“红色精灵”和白色闪电

既然“红色精灵”也是一种放电现象，那么它和普通的白色闪电有什么区别呢？这是关于闪电的形成原理。

闪电的产生可以用一句歌词来形容：“摩擦，摩擦，似魔鬼的步伐。”闪电发生的前提一定是空气中有强对流活动。在对流产生的云团里，小水滴在上上下下往复运动，不知不觉中相互摩擦“来了电”。这样一来，一朵普通无奇的小白云就变身为“暗波涌动”的带电云。

“红色精灵”宛如绚丽的红色烟花（摄影/ 斯蒂芬·哈梅尔）闪电的产生可以用一句歌词来形容:“摩擦，摩擦，魔鬼的步伐。”闪电的前提一定是空气体中有强对流。在对流产生的云团中，小水滴上下往复运动，无意识地相互摩擦“带电”。就这样，一朵普通的小白云，变成了“暗波涌动”的带电云。“红色精灵”就像一朵绚烂的红色烟花(摄影/斯蒂芬·哈默尔)

一般正电荷会集中在云的上部，负电荷会向云的下部移动，这样正负阵营的分明就会导致上下两层产生电位差。当对流，也就是摩擦越来越强烈时，上下电荷就会越积越多。当电位差达到临界值时，会击穿空气体层，产生放电。

与普通闪电不同，“红色精灵”是由云层和电离层相互作用产生的，所以它的位置比普通闪电要高得多，通常在距离地面几十公里的空高度，长度也很长，有的可以达到50 ~ 60公里。胡萝卜形闪电

“红色精灵”的形状分为两部分:首先在顶部出现一个柱状发光区域，然后不断向底部延伸。研究人员称之为“胡萝卜形”或“水母形”。

闪电中的红色来自大气中氮分子的600 ~ 700纳米红光带。虽然在300 ~ 400 nm的蓝紫色波长有一定的发射，但强度较低。

“红灵”的形成是由于风暴云顶部积累了大量的正电荷，并在顶部感应出相应的负电荷。一部分正负电荷本来会相互抵消，降低高空中的电场，但当云顶的正电荷突然被云对地闪电传输到地面“清除”时，云团空上会突然出现一个以负电荷为主的强电场。电场的突变使高空电荷突然“粉碎”下来，冲破稀薄的高空大气，形成高空闪电——“红灵”。而带电粒子在电场中加速时，不断与未电离的原子发生碰撞，产生更多自由带电粒子的雪崩，在“红色精灵”下方形成分支结构。

“红色精灵”看似神秘，但每个人都有机会捕捉到。但是在捕捉“红色精灵”的同时，需要找到安全的位置，以及注意雷雨天带来的风险。

 “红色精灵”的形成原理和过程示意图“红色精灵”看似神秘，但每个人都有机会抓住它。但在抓“红色精灵”的同时，我们需要找到一个安全的地方，并注意雷暴带来的风险。“红色精灵”的形成原理和过程示意图

(责任编辑/高琳实习编辑/区李)