精灵 (闪电)

精灵（英语：Sprites）是一种发生在积雨云以上的大范围放电现象，由雷暴云和地面之间的正地闪所致。精灵发橙红色光，会在夜空中以各种形状闪烁地出现。精灵在对流层以上海拔约50至90公里处形成，往往成群出现。有关精灵的报告可以追溯至1886年以前，但要直到1989年7月6日，明尼苏达大学的科学家才首次拍摄到精灵的照片。至今人们已拍摄到数以万计的精灵照片或影片。精灵不应与闪电混淆，因为精灵是一种冷等离子体现象，缺乏闪电的高温。事实上，相比闪电，组成精灵的等离子体更接近于荧光灯内的放电物质。早在1730年，就有记载雷暴雨以上的短暂发光现象的间接证据。诺贝尔物理学奖得主查尔斯·汤姆森·里斯·威尔逊曾在1925年提出，根据理论，上层大气可以发生电击穿现象。1956年，他目睹了一次很有可能是精灵的现象。1989年7月6日，明尼苏达大学的科学家用低光摄影机，偶然地拍到了精灵的第一张照片。由于这种现象难以捕捉、转瞬即逝，所以人们在不久后便开始称之为“精灵”。自1989年起，人们已从地面、飞机和太空拍摄到数以万计的精灵。有记录的精灵出现地点有：北美洲、中美洲、南美洲、欧洲、非洲中部（扎伊尔）、澳洲、日本海及亚洲等。一般相信，大规模雷暴系统中都会出现精灵。利用超高速相机和图像增强器，可分辨出精灵的形状。精灵可根据形状可分为三类：精灵的上部分呈橙红色，下方悬挂着蓝色的卷须状物，在出现前可能先有红色的晕。精灵是由下方雷暴云和地面之间产生的正地闪所引致的，出现时间在几个毫秒左右，比平流层底部放电现象更长。精灵一般在两个以上成群出现，跨越海拔50至90公里的区间，上下皆有长长的延伸物。从每秒1万帧的高速相机所拍摄到的精灵照片可见，精灵实际上是由一团直径几十米的等离子球所组成，它们在大约海拔80公里处形成，再以光速10%的速度向下移动，几毫秒后又有另一组等离子球向上移动。精灵与下方的正地闪之间的横向距离可达50公里，延时约几毫秒，在罕见情况下可达100毫秒。从地球拍摄精灵需有特殊条件：在大型雷暴系统的150至500公里以外需有毫无阻挡的视线，云和地面间必须出现正地闪，拍摄器材要对红光十分敏感，且夜空必须漆黑无光。精灵出现之前约1毫秒，有时会先短暂出现晕的现象。晕呈圆盘形，宽50公里，厚10公里，中心点位于下方闪电之上的70公里处。其物理原理和精灵一样，但由于电解程度太弱，无法产生高速流动的物质。由于外观和持续时间相近，所以晕有时会和中高层大气极低频率辐射放电现象（又称淘气精灵）混淆。2000年在斯坦福大学进行的研究指出，精灵晕往往会和普通闪电（负地闪）一起出现，并不像含柱状结构的精灵那样罕见。2004年东北大学科学家所做的研究发现，精灵出现的同时也会发生甚低频发光现象，这意味着云以内的放电也可以产生精灵。一些发生在雷暴云以上别无解释的高空飞行器意外，有可能是精灵所致。例如，美国国家航空航天局在1989年6月6日从德克萨斯州帕勒斯坦释放的一只平流层气球在飞过格雷厄姆（英语：Graham, Texas）一个雷暴上空时，于海拔37公里处不受控制地卸下了载荷。数月后的调查结果认为，从云层向上走的“一道闪电”是此次事故的起因。不过，人们事后才把起因归咎于精灵，因为“精灵”一词在事故当时还没有开始使用。