Alaska-Fairbanksi ülikooli abiturient Jason Ahrns ja teised teadlased USA õhuväe akadeemiast ja Fort Lewise kolledžist - mis on osa projektist, mida toetab Riiklik Teadusfond - on olnud missioonil. Sel suvel on rühm asunud taevasse riikliku atmosfääriuuringute keskuse uuringufirmas Gulfstream V, logides sprittide otsimiseks mitme lennuga kokku 30 tundi.
Spritid, tuntud ka kui punane välk, on elektrilahendused, mis tekivad äikese ajal pilvede kohal punase tule purunemisena. Kuna ilm on nii lühiajaline (spriidid vilguvad vaid millisekundi) ja enamasti maapinnast ei näe, on need raskesti jälgitav ja veelgi raskem pildistada, pigem nagu fantaasiamaailma, mille nimel neid nimetatakse, vallatuid õhusid. Ahrns ja tema kolleegid on aga lennuki aknasse paigutatud DSLR-kaamerate ja kiirete videokaamerate abil punasest välklambist teinud äärmiselt haruldased fotod. Teadlased loodavad saada rohkem teada füüsikalistest ja keemilistest protsessidest, millest tulenevad spritid ja muud atmosfääri ülemise välgu vormid.
Mis tunne on jäädvustada pilte looduse kõige lühiajalisemast ja korrektsemast joonest? Küsisin Ahrnsilt meili teel ja ta selgitas, mis spritid on, miks need tekivad, kuidas teadlased neid leiavad ja miks teda nii tabamatute nähtuste vastu nii huvitab.
Esiteks, mis on sprite?
Spriit on omamoodi ülemise atmosfääri elektrilahendus, mis on seotud äikestega. Mõne välgulöögi tekitatud suur elektriväli ioniseerib õhku kõrgel pilve kohal, mis siis kiirgab pilti, mida me piltidel näeme. Ilmselt paluvad nad võrrelda neid tavalisi välkkiire, mida me kogu aeg näeme, kuid mulle meeldib rõhutada, et spritid on palju kõrgemad, nende tipud ulatuvad umbes 100 kilomeetrini ja kõrgemad. Pikselöök võib pilvest maapinnale ulatuda umbes 10 kilomeetrit, kuid sprite võib ulatuda 50 kilomeetri kõrgusele.
3. augustil 2013 Kansase maakonnas Kansase osariigis jäädvustatud „meduus” - pilt. Jason Ahrns andis Flickri vahendusel pildi viisakalt.
Millistel tingimustel need tekivad?
Neid seostatakse positiivsete välgulöökidega, mis on siis, kui pilves on kogunenud positiivne laeng ja see vabastab välgu. Negatiivsed löögid, mis on seotud negatiivse laengu kogunemisega, on umbes kümme korda tavalisemad, seega pole spritid tugevalt seotud kõige tavalisema välguga, kuid see pole ka nii haruldane. Mida rohkem kui lihtsalt positiivne löök, seda rohkem laengu, mida löögi ajal liigutati, seda paremad on võimalused sprite jaoks. Seega ootame suurt positiivset laengu-hetke muutust, mis on põhimõtteliselt positiivsed löögid, mida kaalutakse selle järgi, kui palju laengu liigutati. Tundub, et enamik suuri äikesetorme tekitab olusid, mis viivad spriti, kuid mõned rohkem kui teised. Otsime lihtsalt tormi, millel on olnud palju suuri positiivseid laengu-hetke muutusi, ja läheme seda vaatama.
Milline on teie teaduslik taust? Ja kuidas hakkasite sprittide vastu huvi tundma?
Ma olen peamiselt auroraadur, just sellega teen ma oma väitekirja UAF-is. Ma sattusin sprittidesse, kuna üks mu ülikooli lõpetanud komisjoni liige korraldab neid kampaaniaid ja vajas veidi abi. Arvasin, et spritid olid põnevad ja mu nõustaja toetas mind natuke hargnemast, nii et lootsin meeskonna pardale.
Sprits Nebraska Red Willowi maakonna kohal 12. augustil 2013. Pilt Jason Ahrnsilt Flickri vahendusel.
Minu arusaamist mööda ei teata punasest välgust, mis avastati alles umbes 25 aastat tagasi, palju. Mida te ja teised teadlased loodate õppida koos NSF-i projektiga? Mis on teie suurimad küsimused?
Selle kampaaniaga keskendume kolmele küsimusele. Esiteks, millised põhilised füüsikalised ja keemilised protsessid toimuvad? Siiani pole täpselt teada, mis sprite'is täpselt toimub ja miks on erinevaid spreid ja mis tingimustel saate kolonni sprite vs porgandi sprite. (Kõik sprite nimed viitavad lihtsalt nende kujule.) Järgmisena, kas spritidel on keskmises atmosfääris suur mõju? Spritid tähistavad selgelt mingisugust energiaülekannet, kuid kas sellel skaalal on ilmastikule ja kliimale oluline mõju? Me ei saa sellele vastata ilma neid uurimata. Ja mida saaksime õppida põhivoolu füüsika kohta? Spritide põhja küljest tulevad kõõlused, mis liiguvad ümber stimuleerijate - ionisatsiooni väikesed pallid. Streameri kiirus ja kasutusiga on seotud õhutihedusega, nii et sprittide uurimine väga madala tihedusega ülemises atmosfääris on nagu aeglustatud luubi abil striimide vaatamine, kuigi nad on ikka üsna kiired!
Mitu spritejahi missiooni olete käinud?
Isiklikult on see minu teine õhust kampaania. Esimene, 2011. aastal, lendas kokku 40 õhutundi ja selle kampaaniaga tehti veel 30 tundi. See on arvatavasti umbes 15ish lendu kokku. Sama meeskond, minust lahus, tegi 2009. aastal veel ühe õhurünnaku.
Ahrns hõivas need sinised joad, mis näevad välja nagu butaanitulekaitse leegid, Kansase vabariigi maakonnas Kansase osariigis 3. augustil 2013. Erinevalt spritidest ei põhjusta sinised joad välk otseselt, vaid näivad olevat kuidagi seotud rahetormid. Pilt viisakalt Jason Ahrnsilt Flickri kaudu.
Millised tingimused, kellaajad, riigi piirkonnad ja kõrgused on nende lendude jaoks ideaalsed?
Keskilma on produktiivne, peamiselt seetõttu, et sellest saab neid võimsaid äikesetorme, mis kestavad kogu öö. Ilmselt vajame, et see oleks pime, kuid peale selle, et öisel kellaajal pole palju tähtsust, on vaid see, kui tugev torm on ja kui palju võimsat positiivset välku see tekitab. Me märkame, et kui torm läheb hästi, tekitab see kolonni- ja porgandipritsi, kuid kui see välja sureb, näib, et see vahetub harvemate, kuid suuremate ja heledamate meduuside sprittide vastu. Lendame nii kõrgele kui võimalik, tavaliselt vahemikus 41 000–45 000 jalga, kuid selleks on lihtsalt pilvedest vaade. Oleme endiselt spritside all.
Välk kestab vaid millisekundi, nii et mul on eriti huvitav, kuidas te seda pildistate. Milliseid seadmeid te kasutate?
Fotode jaoks seadsin oma kaamera (Nikon D7000 ja kiire läätse) lihtsalt aknast välja ja määrasin intervallmõõturi, et kaamera lihtsalt pilte pidevalt pildistaks. Seejärel käin hiljem läbi ja kustutan kõik, milles pole süli. See on sama põhimõte nagu välkkiire fotograafia; tundub, et peaksite ajastuse täpselt seadistama, kuid see on tõesti lihtsalt statistiline, kui pildistate hunniku pilte, saab üks neist varem või hiljem midagi. Tõenäoliselt klõpsan ma umbes 1000 pilti iga sprite kohta, millega ma ära lähen.
Kiirete videokaamerate jaoks on kaameral puhver, mis liigub pidevalt läbi varasemate videokaadrite, aga kui ma sprite näen, tabasin päästikut, mis käsib kaameral peatuda ja salvestada kõik, mis ta just salvestas. Kui me töötame kiirusega 10 000 kaadrit sekundis, täitub puhver umbes sekundiga, nii kaua pean ma sprite ära tundma ja nuppu vajutama. See võib olla üsna maksustatav aeglasel ööl, kui peate jälgima, et midagi ei juhtuks 45 minutit otse, ja siiski olema selle vähem kui ühe sekundilise reageerimisajaga valmis.
Kas saate kirjeldada seadistust? Kuidas tegelikult lennukiaknast pilte tehakse?
Pilt on väärt tuhat sõna, eks?
Ahrnsi seadistused lennuki akna lähedal. Pilt viisakalt Jason Ahrnsilt Flickri kaudu.
Ja kiire video jaoks
Tema seadistus kiire video jäädvustamiseks. Pilt viisakalt Jason Ahrnsilt Flickri kaudu.
Lennuki pardal on Interneti-ühendus, et saaksime ilmaolusid reaalajas jälgida. Osutame ülaltoodud kaamerad tormi kõige produktiivsema välimusega osale ja ootame spreid.
Kui haruldased on teie tehtud sellised fotod?
Niipalju kui ma oskan öelda, on nad üsna haruldased. Seal on mõned meteoorikaamerate ja veebikaameratega tehtud sprite-pildid, kuid need on tavaliselt madala eraldusvõimega, kuna asuvad väga kaugel ja kasutavad lainurkobjektiivi. Olen näinud kahte või kolme DSLR-fotoaparaadiga tehtud sprite-pilti, kuid need on ikkagi maapinnast ja hea vahemaa taga ning tavaliselt kaadrid millestki muust, mis taustal oleva sprite abil õnneks läks. Minu eeliseks on õhku tõusmine sprite tootva piirkonna läheduses, kui mul on hea ettekujutus sprittide ilmumisest, siis saan sprite lähedale jäädvustamiseks kasutada kitsama vaateväljaga objektiivi.
Mis puutub sinistesse düüsidesse, siis nii palju kui ma võin öelda, on need esimesed DSLR-fotoaparaadiga tehtud pihustite pildid. Sellel on mõtet, sest joad asuvad pilvede ülaosale palju lähemal kui spritid, mida on maapinnast nii palju raskem näha. Õhus olemine on suur eelis.
Pildistatud Nebraska Red Willowi maakonnas 12. augustil 2013. Pilt Jason Ahrnsilt Flickri vahendusel.
Mida leiate piltide kohta kunstiliselt, kui üldse?
Ma arvan, et nende suhtes on tõesti teisiti öeldes rumalus. Võtke näiteks see (ülal). Teil on see kena rahulik täheväli ja mõni lahe, rahustav sinine tuli, mis tuleb altpoolt tulevast välgust. Siis BLAM! See imelik, ähvardav, täiesti võõra välimusega sprite võtab lihtsalt üle kogu stseeni, näiteks: "Ma olen siin, mida sa sellega ette võtad?"
Kampaania juhtiv uurija Hans Nielsen (ja minu varem mainitud komisjoni liige) väidab, et see (allpool) tuletab talle meelde klassikalisi Hollandi maalid, millel on seepiatoonid ja atmosfäärivaimusest kerge hägusus.
Pildistatud Kanada Oklahoma maakonnas 6. augustil 2013. Pilt Jason Ahrnsilt Flickri vahendusel.
Mida olete selles projektis osalemisega seni spritide kohta õppinud?
Isiklikult? 2011. aasta kampaaniaga liitudes ei teadnud ma Wikipedia sisestusest peale sprittide midagi. Ma õpin rohkem igal kampaaniate õhtul, kuulates, kuidas teised räägivad eelnevalt tingimustest, sellest, mida me lendude ajal näeme ja meie aruteludest „mida me tegime õigesti, mida valesti tegime” lennujärgse õlle üle. Olen teiste kuttidega võrreldes endiselt uustulnuk, kuid olen nüüd selles kohas, kus saan esitada avalikkusele kõige rohkem küsimusi sprittide ja spritejahi kohta.
Kuhu ja millal järgmisena lendad?
Midagi pole kivisse pandud, aga me tahaksime järgmisel suvel uuesti lennata. Loodetavasti suudame selle juhtuda.
