从国际空间站俯瞰雷云风暴的另一面

乌云密布、电闪雷鸣是人们见过的最狂暴的自然现象之一，生活在大气层最底端的我们能看到耀眼的光芒，听到巨大的轰鸣，对天地伟力油然而生敬畏之心。然而若是从比大气层还高的地方看下去，则会有完全不同的另一种感觉。

大部分人们能看到的闪电都发生在对流层，而位置更高的中高层大气放电现象，很难直接从地球表面观察到，因此科学家对其依然知之甚少。2018年在国际空间站加装了一台名为“ASIM（Atmosphere-Space Interactions Monitor）”的观测仪器，集合了光学相机、光度计、X射线与伽马射线探测器等功能，目标便是从更高的地方观察大气放电现象，寻找瞬态发光事件等高层大气风暴。由于太空中没有空气，不带巨大声响的闪电看起来远没有平时那样震撼，反倒显得有点可爱，于是科学家帮它们取了各种有趣名字：红色精灵、蓝色喷流、淘气精灵等。

中高层大气放电又称瞬态发光事件（Transient Luminous Events，TLEs），是在雷雨云系统至电离层底部间发生的放电现象，由于样子与我们常见的对流层闪电不同，故而被科学家另取名，比如：呈红橙色、下部为卷须状、上部有弧形枝状结构的红色精灵（Redsprites），是发生在积雨云之上由云层与地面间正闪电引起的大规模放电现象，大小与形态变化很大。 也有呈细锥形、从积雨云顶端一直延伸到离地40～50公里高（电离层）的蓝色喷流（blue jets），亮度比红色精灵还要亮，但它们并非直接由闪电引起，科学家认为应该是电击穿现象形成了一条不可见的导电信道，然后蓝色喷流沿着这条信道传播。

在2019年发现的一种奇特的倒挂式闪电，称为蓝色喷流（如图所示）从雷云升入平流层。 图源：DTU SPACE, DANIEL SCHMELLING/MOUNT VISUAL 还有一种更罕见的极低频率辐射现象，称为淘气精灵（Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources，ELVES），这是一种直径可达500公里的大范围闪光，通常发生在离积雨云100公里高的电离层中。

地球大气层各种放电现象，最下部为最常见的闪电，接着是从积雨云顶端延伸到电离层的「蓝色喷流」；再往上是发生在积雨云之上的大规模放电现象「红色精灵」；最上部则是极度壮观的大范围闪光现象「淘气精灵」。图源：欧洲航天局 最近，ASIM仪器成功在太平洋云层顶部看到5个强烈闪光，紧接着一片梦幻又震撼眼球的淘气精灵迅速自电离层底部大范围扩张，最后从平流层出现一条垂直向上的蓝色喷流，场面相当壮观。 这些观测结果能帮助科学家理解云如何引发闪电，研究人员认为这些现象甚至可能影响地球大气中温室气体的浓度，也指出淘气精灵应该不是由闪电流（lightning current）引起，而更像是雷雨云内部发生的大功率无线电波放电，称为窄双极事件（narrow bipolar events）。由于窄双极事件非常普遍，这可能代表高层大气放电现象也比我们想像中更加普遍。论文发表在最近的Nature上。

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