探秘红色精灵：大气的奇观与临近空间的谜团

“在那山的那边海的那边有一群蓝精灵……”，可是你知道吗，在现实生活中，在天的那边临近空间那边真的有一群“红色精灵”，一起来了解一下吧！

"红色精灵" 是一种发生在中高层大气中，雷暴上空的空气介质击穿现象。它的形成是由云层与地面间的正闪电引起的，并被认为是一种正极性流光。这种现象最初激发于大约 70 km 的高度，并以每秒约 10 km 的速度迅速向下扩展。通常，它会在距离地面约 40 到 90 km 的附近空间范围内出现，宽度一般约为 5 到 10 km，非常庞大。

红色精灵的形态

红色精灵就像雷暴上空的烟火，在形态上常常呈现分叉结构。它的上部呈现出弧形枝状，而下部则呈现出卷须状。顾名思义，红色精灵通常呈现红橙色的色调，但有时也带有向上传播的成分和较弥散的发光，使其顶端呈现出淡红光晕的效果。

不过，当红色精灵出现在较低高度上时，它的一部分可能会呈现出微弱的蓝色。事实上，从高处到低处，红色精灵的颜色会发生从红色到蓝色的渐变变化。这实际上反映了不同高度上的大气密度对产生红光的氮气分子激发态的抑制程度。

红色精灵的形成条件

红色精灵的形成是在特定条件下发生的。它的原理是通过中高层大气中的电介质击穿现象实现的。不要被这些专业名词吓到，实际上很简单！

我们可以通过一个简单的图示来解释。黑色实线代表了空气介质进行击穿所需的电场曲线，而四条细线表示不同高度上不同强度闪电的电场变化。当闪电的强度足够大时，在特定高度以上的地方，空气介质就会发生击穿，从而导致中高层放电现象，即红色精灵的形成。

简而言之，红色精灵形成的条件是闪电强度足够大，在特定的高度上产生了电场击穿，从而引发了中高层大气中的放电现象，即红色精灵。

红色精灵罕见原因

然而，在我们的日常生活中，我们好像很少见到红色精灵。但实际上，这并不是因为它们很稀少，相反，研究表明，全球每天能产生上千个红色精灵。

红色精灵之所以罕见的原因之一是它们出现的时间非常短暂。通常，在正闪电回击之后的 4 毫秒内出现，并持续时间通常为几毫秒到几十毫秒。请注意，这里我们使用毫秒作为时间单位。这是一个非常短暂的时间段。以人眨眼的时间为参照，人眨眼的时间为 0.2-0.4 秒，这意味着红色精灵的持续时间比人眨眼的时间还要短几十倍！

罕见原因之二是红色精灵通常出现在雷暴云上空的临近空间，因此视线很容易受到遮挡。这也是我们在日常生活中很少能够观察到红色精灵的原因之一。

红色精灵的研究价值

说了这么多，我们为什么要了解和研究红色精灵呢？实际上，红色精灵研究有着多方面的研究价值。

首先，红色精灵可能通过释放大量辐射能量和改变大气中氮氧化物的含量，对大气层结构和组成产生影响。这对于我们理解大气环境和气候的变化非常重要。通过研究红色精灵，我们可以更好地了解它们如何与大气相互作用，从而更好地预测和解释气候变化等现象。

其次，红色精灵的研究可以加深我们对闪电对临近空间的安全影响的认识。了解红色精灵的形成机制和行为可以帮助我们更好地预测和防范雷击、电磁干扰等问题，为临近空间的活动提供保障和安全性。

此外，对红色精灵的研究还可以为未来临近空间资源开发提供帮助。临近空间被认为是未来资源开发和探索的重要领域，了解红色精灵的性质和特征可以为相关领域的科学家和工程师提供宝贵的信息和指导，助力他们抢占临近空间的战略高地。

其他中高层放电现象

中高层放电现象除了红色精灵外，还有巨大喷流、蓝色喷流、鬼火精灵等，它们比红色精灵更为罕见，形态与具体形成机制也不相同，希望大家能有好运气看见它们。

本文来自微信公众号：石头科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：彭扬慧

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