Jason Ahrns, postgraduální student na University of Alaska-Fairbanks a další vědci z US Air Force Academy a Fort Lewis College - všichni jsou součástí projektu sponzorovaného Národní vědeckou nadací - byli na misi. Toto léto se skupina vydala do nebe ve výzkumném letounu Gulfstream V z Národního centra pro výzkum atmosféry, který zaznamenal celkem 30 hodin na více letech při hledání spritů.
Sprite, také známý jako červené blesky, jsou elektrické výboje, které se objevují jako výbuchy červeného světla nad mraky během bouřek.Protože jev počasí je tak prchavé (skřítci blikají jen milisekundy) a z větší části nejsou viditelné ze země, jsou obtížně pozorovatelné a ještě obtížněji fotografovatelné, spíše jako zlomyslné vzduchové duchy fantasy říše, pro které jsou pojmenovány. Ahrns a jeho kolegové však zachytili velmi vzácné fotografie červeného blesku pomocí kamer DSLR a vysokorychlostních videokamer umístěných v okně letadla. Vědci doufají, že se dozvědí více o fyzikálních a chemických procesech, které vedou ke skvrnám a jiným formám blesku v horní části atmosféry.
Jaké to je zachytit snímky některých z nejkratších a nejchudších rysů přírody? Zeptal jsem se Ahrnse na e-mail a vysvětlil, co jsou skřítci, proč k nim dochází, jak je vědci najdou a proč se tak zajímá o nepolapitelné jevy.
Za prvé, co je sprite?
Sprite je druh elektrického výboje v horní atmosféře spojené s bouřkami. Velké elektrické pole, generované některými údery blesku, ionizuje vzduch vysoko nad oblakem, který pak vyzařuje světlo, které vidíme na obrázcích. Očividně prosí o srovnání s běžnými blesky, které stále vidíme, ale rád bych zdůraznil, že skřítci jsou mnohem vyšší, vrcholy dosahují asi 100 kilometrů a vyšší. Blesk by se mohl rozprostírat asi 10 kilometrů od oblaku k zemi, ale sprite může dosáhnout až 50 kilometrů.
“Medúza” sprite zachycená přes Republic County, Kansas, 3. srpna 2013. Obrázek s laskavým svolením Jason Ahrns přes Flickr.
Za jakých podmínek se vyskytují?
Jsou spojeny s pozitivním úderem blesku, což je okamžik, kdy má oblak nahromadění kladného náboje a uvolní blesk. Záporné mrtvice, z nahromadění záporného náboje, jsou asi 10krát běžnější, takže skřítci nejsou silně spojeni s nejběžnějším druhem blesku, ale není to ani tak neobvyklé. Více než jen kladný úder, čím více náboje se pohybovalo během tahu, tím lepší šance na sprite. Hledáme tedy velkou pozitivní změnu nabíjecího momentu, což je v podstatě pozitivní tahy vážené tím, kolik náboje bylo přesunuto. Zdá se, že většina velkých bouřek vytváří podmínky, které vedou ke skřítkům, ale některé více než jiné. Hledáme jen bouři s historií spousty velkých pozitivních změn nábojových momentů a jdeme se na to podívat.
Jaké je vaše vědecké zázemí? A jak jste se zajímali o skřítky?
Jsem primárně vědec aurora, na kterém dělám svou práci na UAF. Zapojil jsem se do spritů, protože jeden z mých členů postgraduálního výboru organizuje tyto kampaně a potřeboval další pomoc. Myslel jsem, že skřítci jsou fascinující, a můj poradce mě podporoval, abych se trochu rozvětvil, takže jsem naskočil na palubu týmu.
Sprites přes Red Willow County, Nebraska, 12. srpna 2013. Obrázek s laskavým svolením Jason Ahrns přes Flickr.
Z toho, čemu rozumím, o červeném blesku, které bylo objeveno jen před 25 lety, toho není moc známo. Co si s projektem NSF doufáte, že se vy a ostatní vědci naučíte? Jaké jsou největší otázky, které máte?
V této kampani se zaměřujeme na tři otázky. Zaprvé, jaké základní fyzikální a chemické procesy se vyskytují? Stále není jasné, co přesně se děje v sprite, a proč existují různé druhy skřítků a jaké podmínky vám například dávají sloupec sprite vs. mrkev sprite. (Všechna jména skřítků odkazují pouze na jejich tvar.) Dále mají skřítci velký vliv na střední atmosféru? Sprite jasně představují určitý druh přenosu energie, ale je to v měřítku, které má významný vliv na počasí a klima? To nemůžeme odpovědět, aniž bychom je studovali. A co se tedy můžeme naučit o základní fyzice návazců? Úponky vystupující ze dna skřítků se pohybují „stuhami“ - malé koule ionizace. Rychlost a životnost stuhy souvisí s hustotou vzduchu, takže studium skřítků v horní atmosféře s velmi nízkou hustotou je jako dívat se na stuhami se zvětšovacím sklem v pomalém pohybu, i když jsou stále dost rychlé!
Kolik misí lovíte sprite?
Osobně je to moje druhá letecká kampaň. První v roce 2011 přeletělo celkem 40 hodin ve vzduchu a tato kampaň trvala dalších 30 hodin. Pravděpodobně je to kolem 15 let celkem. Stejná posádka mínus mě provedla v roce 2009 ještě jednu leteckou kampaň.
Ahrns zachytil tyto modré trysky, které vypadají jako plameny z butanového zapalovače, přes Republic County, Kansas, 3. srpna 2013. Na rozdíl od spritů nejsou modré trysky přímo spouštěny blesky, ale zdá se, že nějak souvisí s přítomností krupobití. Obrázek s laskavým svolením Jasona Ahrnse přes Flickr.
Jaké podmínky, denní doby, oblasti země a nadmořská výška jsou pro tyto lety ideální?
Středozápad je produktivní, hlavně proto, že dostává tyto silné bouřky, které vydrží celou noc. Zjevně potřebujeme, aby byla tma, ale kromě toho se zdá, že na nočním čase moc nezáleží, pouze na tom, jak silná je bouře a jak mocný pozitivní blesk produkuje. Všimli jsme si, že když se bouřka daří dobře, vytváří to skřítkové a mrkvové skvrny, ale jakmile zemře, zdá se, že se přepne na méně časté, ale větší a jasnější skvrny medúzy. Létáme tak vysoko, jak jen můžeme, obvykle mezi 41 000 a 45 000 stop, ale to je prostě proto, abychom získali výhled na mraky. Jsme stále pod přízraky.
Blesk trvá jen milisekundy, takže jsem obzvláště zvědavý, jak ho fotografujete. Jaké vybavení používáte?
Pro statické fotografie jsem pouze nastavil fotoaparát (Nikon D7000 a rychlý objektiv) tak, aby směřoval z okna, a nastavil intervalometr, aby kamera jen neustále fotografovala. Pak jdu později a smažu všechno, co v sobě nemá sprite. Je to stejný princip jako fotografie blesku; zdá se, že byste museli dostat načasování přesně, ale je to opravdu jen statistické, pokud vyfotíte spoustu obrázků, jeden z nich dostane něco dříve nebo později. Asi zaskočím na 1 000 obrázků za každý sprite, s nímž přijdu.
Pro vysokorychlostní videokamery má kamera vyrovnávací paměť, která neustále cykluje přes předchozí, ale mnoho snímků videa, a když uvidím sprite, stiskl jsem spoušť, která říká kameře, aby zastavil a uložil cokoli, co právě zaznamenal. Když běžíme rychlostí 10 000 snímků za sekundu, vyrovnávací paměť se zaplní asi za sekundu, takže tak musím rozeznat sprite a stisknout tlačítko. To může být docela hezké zdanění za pomalé noci, když musíte sledovat, jak se nic neděje po dobu 45 minut, a přesto být připraveni na dobu kratší než jedna sekunda.
Můžete popsat nastavení? Jak vlastně fotografujete z okna letadla?
Obrázek stojí za tisíc slov, že?
Ahrnsovo nastavení poblíž okna letadla. Obrázek s laskavým svolením Jasona Ahrnse přes Flickr.
A pro vysokorychlostní video ...
Jeho nastavení pro snímání vysokorychlostního videa. Obrázek s laskavým svolením Jasona Ahrnse přes Flickr.
Na palubě letadla máme připojení k internetu, abychom mohli sledovat reálné podmínky v reálném čase. Zaměřujeme výše uvedené kamery na nejproduktivnější vypadající část bouře a čekáme na skřítky.
Jak vzácné jsou takové fotky, které jste pořídili?
Pokud vím, jsou docela vzácné. Tam jsou některé sprite obrázky pořízené s meteor kamery a webkamery tam venku, ale oni jsou obvykle nízké rozlišení kvůli velmi daleko a pomocí širokoúhlého objektivu. Viděl jsem dva nebo tři sprite snímky pořízené pomocí DSLR, ale jsou stále ze země a v dostatečné vzdálenosti od sebe, a obvykle záběry něčeho jiného, co mělo štěstí s sprite v pozadí. Mám tu výhodu, že jsem ve vzduchu blízko oblasti produkující sprite, s dobrým odhadem, kde se objeví skřítci, takže mohu použít čočku s užším zorným polem k zachycení sprite zblízka.
Pokud jde o obrázky, které jsem dostal z modrých trysek, pokud je mi známo, jsou to vlastně první obrázky trysek pořízené pomocí DSLR. To dává nějaký smysl, protože trysky jsou mnohem blíže k vrcholu mraků než skřítci, které jsou mnohem těžší vidět ze země. Velkou výhodou je být ve vzduchu.
Převzato společností Red Willow County, Nebraska, 12. srpna 2013. Snímek je poskytován společností Jason Ahrns prostřednictvím služby Flickr.
Co považujete za obrazné, pokud něco?
Myslím, že je o nich opravdu jiná slova. Vezměme si například tuto (výše). Z tohoto blesku dole vychází pěkné, klidné hvězdné pole a nějaké chladné, uklidňující modré světlo. Pak BLAM! Tento podivný, hrozivý, úplně mimozemský vyhlížející sprite právě převezme celou scénu, jako „Jsem tady, co s tím uděláš?“
Hans Nielsen, hlavní vyšetřovatel kampaně (a můj dříve zmíněný člen výboru), říká, že tento (níže) mu připomíná klasické holandské obrazy, s jeho sépiovými tóny a mírným rozmazáním z atmosférického zákalu.
Převzato na kanadském hrabství Oklahoma dne 6. srpna 2013. Snímek je poskytován společností Jason Ahrns prostřednictvím služby Flickr.
Co jste se dosud dozvěděli o spritech účastí na tomto projektu?
Osobně? Když jsem se připojil k kampani v roce 2011, nevěděl jsem nic o skřítcích mimo vstup na Wikipedii. Dozvěděl jsem se každou noc o kampaních víc, poslouchal jsem, jak ostatní předem povídají o podmínkách, o tom, co vidíme během letů a o našich „tom, co jsme udělali správně, co jsme udělali špatně“, rozhovorech o piva po letu. Jsem stále nováček ve srovnání s ostatními kluky, ale teď jsem v bodě, kdy mohu naložit nejobecnější veřejné otázky o spritech a sprite lovu.
Kde a kdy letíš dál?
Nic není zasazeno do kamene, ale příští léto bychom opravdu rádi letěli znovu. Doufejme, že to dokážeme.
