موضوع مقاله: جن سرخ (هواشناسی) | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جن سرخ (هواشناسی) | مقدمه: آن‌ها معمولاً توسط تخلیه‌های آذرخش مثبت بین یک ابر طوفان‌زای زیرین و زمین ایجاد می‌شوند. | ## بخش 1: جن سرخ (هواشناسی) | آن‌ها اغلب به صورت خوشه‌ای در ارتفاع ۵۰ تا ۹۰ کیلومتر (۳۱ تا ۵۶ مایل) بالاتر از تروپوسفر رخ می‌دهند. اولین عکس از آن‌ها در تاریخ ۴ ژوئیه ۱۹۸۹، توسط دانشمندان دانشگاه مینه‌سوتا گرفته شد و پس از آن هزاران بار در ضبط‌های ویدیویی ثبت شده‌اند. با این حال، آن‌ها پدیده‌های پلاسمای سردی هستند که فاقد دمای بالای کانال آذرخش‌های تروپوسفری می‌باشند، بنابراین بیشتر شبیه تخلیه‌های لامپ فلورسنت هستند تا تخلیه‌های آذرخش. اسپرایت‌ها با پدیده‌های نوری مختلف دیگر جو فوقانی، از جمله جت‌های آبی و ELVES در ارتباط هستند. ویلسون، برنده جایزه نوبل، در سال ۱۹۲۵ بر اساس مبانی نظری پیشنهاد کرد که فروپاشی الکتریکی می‌تواند در جو فوقانی رخ دهد و در سال ۱۹۵۶ خود او چیزی را مشاهده کرد که احتمالاً می‌توانسته یک اسپرایت باشد. آن‌ها برای اولین بار در ۶ ژوئیه ۱۹۸۹ به صورت عکاسی مستند شدند، زمانی که دانشمندان دانشگاه مینه‌سوتا با استفاده از یک دوربین فیلم‌برداری مخصوص نور کم، به‌طور تصادفی اولین تصویر از چیزی را که بعدها به عنوان اسپرایت شناخته شد، ثبت کردند. چندین سال پس از کشف، به دلیل ماهیت گریزانشان، نام اسپرایت‌ها (ارواح هوا) بر اساس موجود افسانه‌ای همنامشان برای آن‌ها انتخاب شد. از زمان ثبت ویدیویی در سال ۱۹۸۹، اسپرایت‌ها از روی زمین، از هواپیما و از فضا تصویربرداری شده‌اند و به موضوع تحقیقات فشرده تبدیل شده‌اند. مک‌هارگ و هانس نیلسن در سال ۲۰۱۹ با سرعت حدود ۱۰۰٬۰۰۰ فریم بر ثانیه ضبط شد، به اندازه‌ای سریع است که جزئیات بهتری از چگونگی توسعه اسپرایت‌ها ارائه می‌دهد. با این حال، طبق وبلاگ APOD ناسا، با وجود ثبت در عکس‌ها و فیلم‌ها برای بیش از ۳۰ سال، «علت اصلی» آذرخش اسپرایت همچنان ناشناخته است، «به جز یک ارتباط کلی با آذرخش مثبت ابر به زمین.» ناسا همچنین اشاره می‌کند که همه طوفان‌ها آذرخش اسپرایت را نشان نمی‌دهند. اروپا، آفریقای مرکزی (زئیر)، استرالیا، دریای ژاپن و آسیا مشاهده شده‌اند و گمان می‌رود که در اکثر سیستم‌های بزرگ طوفان تندری رخ می‌دهند. اسپرایت‌ها در نواحی بالایی خود به رنگ سرخ-نارنجی و در قسمت پایین دارای شاخک‌های آویزان مایل به آبی هستند و ممکن است قبل از آن‌ها یک هاله مایل به قرمز ظاهر شود. | ## بخش 2: جن سرخ (هواشناسی) | آن‌ها طولانی‌تر از تخلیه‌های عادی استراتوسفری پایینی دوام می‌آورند (که معمولاً چند میلی‌ثانیه طول می‌کشند) و معمولاً توسط تخلیه‌های آذرخش مثبت بین ابر طوفان‌زا و زمین ایجاد می‌شوند. آن‌ها اغلب به صورت خوشه‌هایی از دو یا چند عدد ظاهر می‌شوند و معمولاً محدوده ارتفاعی ۵۰ تا ۹۰ کیلومتر (۳۱ تا ۵۶ مایل) را در بر می‌گیرند، با چیزی که به نظر می‌رسد شاخک‌هایی به سمت پایین آویزان و شاخه‌هایی به سمت بالا کشیده شده‌اند. تصویربرداری نوری با استفاده از یک دوربین سرعت بالا با سرعت ۱۰٬۰۰۰ فریم بر ثانیه نشان داد که اسپرایت‌ها در واقع خوشه‌هایی از گلوله‌های کوچک یونیزاسیون در مقیاس دکامتر (۱۰ تا ۱۰۰ متر یا ۳۳ تا ۳۲۸ فوت) هستند که از ارتفاع حدود ۸۰ کیلومتر (۵۰ مایل) پرتاب شده و سپس با سرعتی تا ده درصد سرعت نور به سمت پایین حرکت می‌کنند و چند میلی‌ثانیه بعد، مجموعه جداگانه‌ای از گلوله‌های یونیزاسیون در حال حرکت به سمت بالا به دنبال آن‌ها می‌آید. اسپرایت‌ها ممکن است تا ۵۰ کیلومتر (۳۱ مایل) به صورت افقی از محل برخورد آذرخش زیرین جابجا شوند، با تأخیر زمانی پس از آذرخش که معمولاً چند میلی‌ثانیه است، اما در موارد نادر ممکن است تا ۱۰۰ میلی‌ثانیه نیز باشد. برای فیلم‌برداری از اسپرایت‌ها از روی زمین، باید شرایط خاصی فراهم باشد: دید واضحی در محدوده ۱۵۰ تا ۵۰۰ کیلومتر (۹۳ تا ۳۱۱ مایل) به سمت یک طوفان تندری قدرتمند با آذرخش مثبت بین ابر و زمین، تجهیزات ضبط حساس به نور قرمز، و آسمانی کاملاً تاریک و بدون نور.گرونه، یسپر. “اولین ‘اسپرایت‌های سرخ’ دانمارکی از سیلکبورگ ثبت شد” ‘’مؤسسه هواشناسی دانمارک‘’، ۲۰ اوت ۲۰۱۲. سازوکار (Mechanism) اسپرایت‌ها در نزدیکی بالای مزوسفر در ارتفاع حدود ۸۰ کیلومتری در پاسخ به میدان الکتریکی ایجاد شده توسط درخشش‌های آذرخش در طوفان‌های تندری زیرین رخ می‌دهند. هنگامی که یک صاعقه مثبت به اندازه کافی بزرگ، بارها را به زمین منتقل می‌کند، بالای ابر با بار خالص شدیداً منفی باقی می‌ماند. این وضعیت را می‌توان به عنوان یک دوقطبی الکتریکی شبه‌ایستا (quasi-static) مدل کرد و برای کمتر از ۱۰ میلی‌ثانیه، یک میدان الکتریکی قوی در ناحیه بالای طوفان تندری ایجاد می‌شود. در فشار پایین مزوسفر فوقانی، ولتاژ شکست به شدت کاهش می‌یابد و اجازه وقوع یک بهمن الکترونی را می‌دهد. اسپرایت‌ها رنگ قرمز مشخصه خود را از برانگیختگی نیتروژن در محیط کم‌فشار مزوسفر فوقانی می‌گیرند. در چنین فشارهای پایینی، فرونشانی توسط اکسیژن اتمی بسیار سریع‌تر از نیتروژن است، که به گسیل‌های نوری نیتروژن اجازه می‌دهد تا با وجود عدم تفاوت در ترکیب جو، غالب شوند. | ## بخش 3: جن سرخ (هواشناسی) | هاله اسپرایت، ناحیه‌ای پنکیک‌مانند از گسیل‌های نوری ضعیف و گذرا به قطر تقریبی ۵۰ کیلومتر (۳۱ مایل) و ضخامت ۱۰ کیلومتر (۶٫۲ مایل) است. این هاله در ارتفاع حدود ۷۰ کیلومتری (۴۳ مایل) بالای صاعقهٔ آغازگر متمرکز شده است. تصور می‌شود این هاله‌ها توسط همان فرایند فیزیکی تولید می‌شوند که اسپرایت‌ها را ایجاد می‌کند، اما در مورد هاله‌ها، یونیزاسیون برای عبور از آستانه مورد نیاز برای تشکیل رشته (streamer) بسیار ضعیف است. آن‌ها گاهی به دلیل شباهت بصری و مدت زمان کوتاهشان، با ELVES اشتباه گرفته می‌شوند. تحقیقات انجام شده در دانشگاه استنفورد در سال ۲۰۰۰ نشان می‌دهد که برخلاف اسپرایت‌ها با ساختار ستونی عمودی درخشان، وقوع هاله‌های اسپرایت در ارتباط با تخلیه‌های آذرخش عادی (منفی) غیرمعمول نیست. تحقیقات در سال ۲۰۰۴ توسط دانشمندان دانشگاه توهوکو نشان داد که گسیل‌های بسامد بسیار پایین (VLF) همزمان با اسپرایت رخ می‌دهند، که نشان می‌دهد یک تخلیه درون ابری ممکن است باعث تولید اسپرایت‌ها شود. آسیب‌های مرتبط به هواگردها اسپرایت‌ها مسئول حوادث غیرقابل توضیح مربوط به عملیات وسایل نقلیه در ارتفاعات بالا بر فراز طوفان‌های تندری دانسته شده‌اند. یک نمونه از این موارد، نقص عملکرد یک بالون استراتوسفری ناسا است که در ۶ ژوئن ۱۹۸۹ از فلسطین، تگزاس پرتاب شد. بالون هنگام پرواز در ارتفاع ۱۲۰٬۰۰۰ فوتی (۳۷٬۰۰۰ متری) بر فراز طوفانی در نزدیکی گراهام، تگزاس، دچار رهاسازی ناخواسته محموله شد. ماه‌ها پس از حادثه، یک تحقیق به این نتیجه رسید که یک «صاعقه آذرخش» که از ابرها به سمت بالا حرکت کرده، باعث این رویداد شده است. | ## جمع‌بندی | نسبت دادن این حادثه به یک اسپرایت به صورت عطف به ماسبق انجام شد، زیرا این اصطلاح تا اواخر سال ۱۹۹۳ ابداع نشده بود.