Sprites atmosféricas são conhecidos há quase um século, mas as suas origens eram um mistério. Agora, uma equipe de pesquisadores tem provas de que sprites formar em irregularidades de plasma e pode ser útil em sensoriamento remoto da ionosfera inferior.
"Estamos tentando entender as origens deste fenômeno", disse Victor Pasko, professor de engenharia elétrica, a Penn State. "Gostaríamos de saber como sprites são iniciadas e como elas se desenvolvem."
Sprites são um fenômeno óptico que ocorre acima de tempestades na região D da ionosfera, a área da atmosfera logo acima da baixa atmosfera densa, a cerca de 37-56 milhas acima da Terra. A ionosfera é importante porque facilita a comunicação de rádio de longa distância e quaisquer perturbações na ionosfera pode afetar a transmissão de rádio.
"Em vídeos de alta velocidade, podemos ver a dinâmica da formação do sprite e depois usar essa informação para modelar e reproduzir a dinâmica", disse Qin Jianqi, pós-doutorado em engenharia elétrica, Penn State, que desenvolveu um modelo para estudar sprites.
A fotografia de um objeto. Crédito da imagem: HHC Stenbaek-Nielsen
Sprites ocorrer acima trovoadas, mas tempestades, enquanto necessário para o aparecimento de um sprite, não são suficientes para iniciar sprites. Todas as trovoadas e relâmpagos não produzem sprites. Estudos recentes mostram que a modelagem de irregularidades de plasma na ionosfera são uma condição necessária para o início de flâmulas Sprite, mas nenhuma prova sólida dessas irregularidades existiu.
Os pesquisadores estudaram as observações de vídeo de sprites, desenvolveu um modelo de como sprites evoluir e desaparecer, e testou o modelo para ver se eles poderiam recriar as condições de formação de sprites. Eles relataram seus resultados em 7 de maio na Nature Communications.
Sprites assemelham laranja avermelhado água-viva com tentáculos filamentosos azuladas pendurada abaixo. Um exame cuidadoso de vídeos de sprites formando mostrou que seus filamentos pendurados para baixo formar muito mais rapidamente do que na propagação horizontal, levando os pesquisadores a sugerir que irregularidades de plasma localizadas fazer com que as flâmulas para se propagar.
Os pesquisadores usaram um modelo fluido plasma bidimensional cilíndrico simétrico, um modelo matemático dos movimentos de ionização do sprite, para estudar a dinâmica do sprite. Eles então usaram o modelo para recriar criação duende óptica. Deste recreação, os pesquisadores determinaram que as flâmulas do sprite originou, e eles poderiam estimar o tamanho da irregularidade plasma.
Esta é uma sequência de imagens em preto e branco de iniciação duende em 20 de julho de 2012 Crédito da imagem:. HHC Stenbaek-Nielsen
Uma análise mais aprofundada sugeriu algumas possíveis causas destas irregularidades de plasma. A mais óbvia parece ser a existência na área de um sprite anterior. Para os sprites examinados, não houve sprites anteriores nessa área que ocorreu perto o suficiente no tempo, a menos que houvesse irregularidades duradouros. No entanto, os pesquisadores não sabem como esses eventos de longa duração poderia ocorrer.
Outra fonte possível para as irregularidades é eventos de meteoros. A região D da ionosfera é a parte superior da atmosfera, onde pode existir a maioria dos meteoros, porque uma vez que eles entram na atmosfera mais densa, mais baixo, eles queimam-se devido ao atrito atmosférico.
"Esta técnica pode ser usada para sensoriamento remoto na ionosfera também", disse Pasko. "Usando vídeos de alta velocidade e modelos de fluidos que pode ser capaz de ver outras coisas que acontecem na ionosfera e entender melhor os efeitos de vários fenômenos naturais sobre as comunicações de rádio freqüência muito baixa."
Fonte:  Penn State 
Imagem em destaque: Uma fotografia de cinco irregularidades de plasma responsáveis ​​pela iniciação do sprite. Crédito da imagem: HHC Stenbaek-Niels