Jason Ahrns, student poslijediplomskog studija na Sveučilištu Aljaska-Fairbanks, i drugi znanstvenici s američke Akademije ratnih zrakoplovnih snaga i Fort Lewis Collegea - sve dio projekta koji je sponzorirala Nacionalna zaklada za znanost - bili su u misiji. Ovog ljeta skupina se odvela do neba u istraživačkom zrakoplovu Nacionalnog centra za atmosferska istraživanja Gulfstream V, zabilježivši ukupno 30 sati tijekom više letova, u potrazi za spritima.
Sprites, također poznat kao crvena munja, električni su pragovi koji se pojavljuju kao navale crvene svjetlosti iznad oblaka tijekom grmljavinske oluje. Budući da je vremenska pojava tako prolazna (duhovi bljeskaju samo nekoliko milisekundi) i većinom nisu vidljivi s tla, oni su Teško ih je promatrati i još teže fotografirati, više poput zlobnih zračnih duhova iz mašte. Ahrns i njegovi kolege, pak, snimili su izuzetno rijetke fotografije crvene munje, koristeći DSLR fotoaparate i video kamere velike brzine smještene u prozoru aviona. Istraživači se nadaju da će naučiti više o fizičkim i kemijskim procesima koji dovode do spritita i drugih oblika munje u gornjoj atmosferi.
Kako izgleda snimati neke od prirodnih najkraćih i nemilih osobina prirode? Ispitivao sam Ahrnsa putem e-maila i on mi je objasnio što su duhovi, zašto se pojavljuju, kako ih pronalaze znanstvenici i zašto ga toliko zanimaju neuhvatljivi fenomeni.
Prije svega, što je sprite?
Sprite je vrsta električnog pražnjenja gornje atmosfere povezana s grmljavinom. Veliko električno polje nastalo nekim udarima munje ionizira zrak visoko iznad oblaka koji potom emitira svjetlost koju vidimo na slikama. Oni očigledno mole uspoređivanje s uobičajenim munjevima koje viđamo cijelo vrijeme, ali želim napomenuti da su bodriti puno veći, a vrhovi dosežu i do oko 100 kilometara i više. Gromobran se može proteći oko 10 kilometara od oblaka do zemlje, ali sprite može doseći 50 kilometara.
Sprite "meduza" zarobljen nad Republičkom županijom, Kansas, 3. kolovoza 2013. Slika je iz Jatona Ahrnsa iz Flickra.
Pod kojim se uvjetima javljaju?
Povezani su s pozitivnim udarima munje, što je kada oblak nakuplja pozitivan naboj i oslobađa grom. Negativni udari, nastali gomilanjem negativnog naboja, otprilike su 10 puta češći, pa duhovi nisu čvrsto povezani s najobičnijom vrstom munje, ali ni to nije tako rijetko. Što je više od samo pozitivnog udara, što je više naboja pomaknuto tijekom udara, veće su šanse za sprite. Stoga tražimo veliku pozitivnu promjenu momenta naelektrisanja, koja je u osnovi pozitivna poteza ponderirana s koliko pomicanja punjenja. Čini se da većina velikih grmljavina stvara uvjete koji vode do bura, ali neki su više od drugih. Samo tražimo oluju s poviješću puno velikih pozitivnih promjena trenutka naboja i pogledajmo je.
Kakva je tvoja znanstvena pozadina? I kako ste se zainteresirali za spritete?
Ja sam prije svega istraživač aurore, to je ono što radim na svojoj tezi na UAF-u. Uključio sam se u špriceve jer je jedan moj član diplomskog odbora organizirao ove kampanje i trebala mi je dodatna pomoć. Mislio sam da spritovi djeluju fascinantno, a moj savjetnik mi je pružio potporu da se malo odvojim, pa sam skočio u ekipu.
Sprites nad županijom Red Willow, Nebraska, 12. kolovoza 2013. Fotografija ljubaznosti Jason Ahrnsa putem Flickr-a.
Iz onoga što razumijem, nije mnogo poznato o crvenoj munji, otkrivenoj prije samo 25 godina. S projektom NSF-a, što se vi i ostali znanstvenici nadate naučiti? Koja su najveća pitanja?
S ovom kampanjom fokusiramo se na tri pitanja. Prvo, koji se osnovni fizički i kemijski procesi događaju? Još uvijek nije jasno što se točno događa u spriteu i zašto postoje različite vrste sprita i koji vam uvjeti daju primjerice sprite stupaca u odnosu na sprite mrkve. (Sva imena sprita samo se odnose na njihov oblik.) Dalje, imaju li spritei utjecaj u velikoj mjeri na sredinu atmosfere? Spriti očito predstavljaju neku vrstu prijenosa energije, no je li to na ljestvici koja ima značajan utjecaj na vremenske prilike i klimu? Na to ne možemo odgovoriti bez proučavanja. I, što onda možemo naučiti o osnovnoj frizerskoj struji? Vretena koja silazi s dna spritea su "strugači" - male kuglice ionizacije - koje se kreću. Brzina i životni vijek struje povezani su s gustoćom zraka, tako da je proučavanje spriteta u gornjoj atmosferi vrlo male gustoće poput gledanja streamera s lupom u usporenom kretanju, iako su još uvijek prilično brzi!
Na koliko ste misija lovili sprite-a?
Osobno, ovo je moja druga zračna kampanja. Prvi je 2011. godine letio ukupno 40 sati u zraku, a ova je kampanja odradila još 30 sati. To je vjerojatno oko 15ish ukupno letova. Ista posada, osim mene, napravila je još jednu zračnu kampanju 2009. godine.
Ahrns je uhvatio ove plave mlaznice, koji izgledaju poput plamena iz butanskog upaljača, iznad okruga Republic u Kansasu, 3. kolovoza 2013. Za razliku od šprita, plavi mlazovi nisu izravno pokrenuti munjom, ali izgleda da su nekako povezani s prisutnošću tuče oluje. Image ljubaznošću Jasona Ahrnsa putem Flickr-a.
Koji su uvjeti, doba dana, područja zemlje i nadmorske visine idealni za ove letove?
Srednji zapad je produktivan, ponajviše zato što dobiva ove snažne grmljavinske oluje koje traju cijelu noć. Očito, treba nam da bude mračno, ali osim što doba noći ne čini se mnogo bitnim, samo koliko je jaka oluja i koliko jake pozitivne munje stvaraju. Primjećujemo da kad oluja ide dobro stvara sprite stupaca i mrkve, ali kako odmiče, čini se da prelazi na manje česte, ali veće i svjetlije meduze. Letimo što više možemo, obično između 41 000 i 45 000 stopa, ali to je jednostavno da bismo dobili pogled preko oblaka. Još smo ispod spriteta.
Munja traje samo milisekunde, pa me posebno zanima kako to fotografirate. Kakvu opremu koristite?
Za fotografije sam samo postavio fotoaparat (Nikon D7000 i brzi objektiv) okrenut prema prozoru i postavio intervalometar tako da fotoaparat stalno snima fotografije. Zatim prođem kasnije i izbrišem sve što nema spritera. To je isti princip kao i fotografije munje; čini se da ćete morati ispraviti tajming vremena, ali to je stvarno samo statistika, ako snimite gomilu slika, jedna od njih će dobiti nešto prije ili kasnije. Vjerojatno snimam 1000 narudžbina za svaki sprite s kojim dođem.
Za video kamere velike brzine kamera ima međuspremnik koji neprekidno prelazi preko prethodnog, međutim, mnogo sličica, a kad vidim sprite, pritisnem okidač koji govori kameri da se zaustavi i spremi sve što je upravo snimio. Kad radimo sa 10 000 sličica u sekundi, međuspremnik se popunjava za otprilike sekundu, tako da koliko dugo moram prepoznati sprite i pritisnuti gumb. Ovo može biti poprilično oporezujuće u sporoj noći kada morate gledati kako se ništa ne događa 45 minuta i dalje biti spremni za to manje od jedne sekunde vremena reakcije.
Možete li opisati postavljanje? Kako zapravo fotografirate s prozora aviona?
Slika vrijedi tisuću riječi, zar ne?
Ahrnsova postava u blizini prozora aviona. Image ljubaznošću Jasona Ahrnsa putem Flickr-a.
A za video velike brzine ...
Njegova postava za snimanje videozapisa velike brzine. Image ljubaznošću Jasona Ahrnsa putem Flickr-a.
Na avionu imamo internetsku vezu kako bismo mogli realno gledati vremenske uvjete. Mi samo usmjeravamo gore navedene kamere na najproduktivniji izgled oluje i čekamo duhove.
Koliko su rijetke fotografije poput ovih koje ste snimili?
Koliko znam, prilično su rijetke. Postoje snimke snimki snimljene meteorskim kamerama i web-kamerama, ali obično su niske razlučivosti zbog toga što su vrlo daleko i ako koriste širokokutne leće. Vidio sam dvije ili tri sprite slike snimljene DSLR-om, ali još uvijek su od zemlje i na dobroj udaljenosti, a obično su snimke nečeg drugog koji ima sreće s spriteom u pozadini. Prednost imam gore u zraku, u blizini područja stvaranja sprita, s dobrim pretpostavkama gdje će se spritovi pojaviti, tako da mogu koristiti objektiv s užim vidnim poljem da snimim sprite izbliza.
Što se tiče snimaka plavih mlaznica, koliko mogu reći da su zapravo prve slike mlaznica snimljene s DSLR-om. To ima nekog smisla, jer su mlazovi puno bliži vrhu oblaka negoli gaze koje je teže vidjeti od tla. Biti u zraku glavna je prednost.
Preuzeto u okrugu Red Willow, Nebraska, 12. kolovoza 2013. Fotografija ljubaznosti Jason Ahrnsa putem Flickr-a.
Što smatrate vještim u slikama, ako ništa drugo?
Mislim da je uistinu drugačija strogost o njima. Uzmimo, na primjer, ovaj (iznad). Imate ovo lijepo spokojno zvjezdano polje i nekoliko hladnih, umirujućih plavih svjetlosti koje dolaze od munje ispod. Onda BLAM! Ovaj čudan, grozan, potpuno izvanzemaljski sprite jednostavno preuzima čitav prizor, poput "Ovdje sam, što ćeš učiniti s tim?"
Hans Nielsen, glavni istražitelj kampanje (i moj ranije spomenuti član povjerenstva), kaže da ga ovaj (ispod) podsjeća na klasične nizozemske slike, sa svojim sepia tonovima i laganim zamagljenjem od atmosferske izmaglice.
Preuzeto u Kanadskoj županiji, Oklahoma, 6. kolovoza 2013. Image ljubaznošću Jasona Ahrnsa preko Flickr-a.
Što ste do sada naučili o spritovima sudjelujući u ovom projektu?
Osobno? Kad sam se pridružio kampanji 2011. godine, nisam znao ništa o duhovima koji su stariji od Wikipedia. Svake večeri kampanje učim više, slušam kako drugi razgovaraju o uvjetima unaprijed, što vidimo tijekom letova i ono što smo radili dobro, što smo pogriješili raspravljajući o pivu nakon leta. Ja sam još uvijek novak u usporedbi s ostalim momcima, ali sada sam na mjestu gdje mogu postavljati najčešća pitanja javnosti u vezi s spritima i lovom na sprite.
Kamo i kada letite sljedeći?
Ništa nije postavljeno u kamenu, ali stvarno bismo voljeli letjeti sljedeće ljeto. Nadam se da ćemo to uspjeti.
