紅色精靈

精靈（英語：Sprites）是一種發生在積雨雲以上的大範圍放電現象，由雷暴雲和地面之間的正地閃所致。

歷史上第一幅彩色精靈照片，1994年從一架研究飛機上攝得

精靈發橙紅色光，會在夜空中以各種形狀閃爍地出現。精靈在對流層以上海拔約50至90公里處形成，往往成群出現。有關精靈的報告可以追溯至1886年以前，但要直到1989年7月6日，明尼蘇達大學的科學家才首次拍攝到精靈的照片。至今人們已拍攝到數以萬計的精靈照片或影片。

精靈不應與閃電混淆，因為精靈是一種冷電漿體現象^[1]，缺乏閃電的高溫。事實上，相比閃電，組成精靈的電漿體更接近於熒光燈內的放電物質。

歷史

早在1730年，就有記載雷暴雨以上的短暫發光現象的間接證據。諾貝爾物理學獎得主查爾斯·湯姆森·里斯·威爾遜曾在1925年提出，根據理論，上層大氣可以發生電擊穿現象。1956年，他目睹了一次很有可能是精靈的現象。1989年7月6日，明尼蘇達大學的科學家用低光攝影機，偶然地拍到了精靈的第一張照片。^[2]由於這種現象難以捕捉、轉瞬即逝，所以人們在不久後便開始稱之為「精靈」。^[3]自1989年起，人們已從地面、飛機和太空拍攝到數以萬計的精靈。

特性

有記錄的精靈出現地點有：北美洲、^[4]中美洲、南美洲、^[5]歐洲、^[6]非洲中部（薩伊）、澳洲、日本海及亞洲等。一般相信，大規模雷暴系統中都會出現精靈。

利用超高速相機和圖像增強器，可分辨出精靈的形狀。精靈可根據形狀可分為三類：^[7]

水母精靈──規模極大，大小約為30 km×30 km
蘿蔔精靈
柱狀精靈（C精靈）──大規模放電現象，人們對其性質還沒有很好的理解

精靈的上部分呈橙紅色，^[3]下方懸掛著藍色的卷鬚體，在出現前可能先有紅色的暈。精靈是由下方雷暴雲和地面之間產生的正地閃所引致的，出現時間在幾個毫秒左右，比平流層底部放電現象更長。^[8]精靈一般在兩個以上成群出現，跨越海拔50至90公里的區間，上下皆有長長的延伸物。^[3]

從每秒1萬幀的高速相機所拍攝到的精靈照片可見，精靈實際上是由一團直徑幾十米的電漿球所組成，它們在大約海拔80公里處形成，再以光速10%的速度向下移動，幾毫秒後又有另一組電漿球向上移動。^[9]精靈與下方的正地閃之間的橫向距離可達50公里，延時約幾毫秒，在罕見情況下可達100毫秒。

從地球拍攝精靈需有特殊條件：在大型雷暴系統的150至500公里以外需有毫無阻擋的視線，雲和地面間必須出現正地閃，拍攝器材要對紅光十分敏感，且夜空必須漆黑無光。^[1]

精靈暈

精靈出現之前約1毫秒，有時會先短暫出現暈的現象。暈呈圓盤形，寬50公里，厚10公里，中心點位於下方閃電之上的70公里處。其物理原理和精靈一樣，但由於電解程度太弱，無法產生高速流動的物質。由於外觀和持續時間相近，所以暈有時會和中高層大氣極低頻率輻射放電現象（又稱淘氣精靈）混淆。^[10]

2000年在史丹佛大學進行的研究指出，精靈暈往往會和普通閃電（負地閃）一起出現，並不像含柱狀結構的精靈那樣罕見。^[10]2004年東北大學科學家所做的研究發現，精靈出現的同時也會發生甚低頻發光現象，這意味著雲以內的放電也可以產生精靈。^[11]

對飛行器的損壞

一些發生在雷暴雲以上別無解釋的高空飛行器意外，有可能是精靈所致。例如，美國國家航空暨太空總署在1989年6月6日從德克薩斯州帕勒斯坦釋放的一隻平流層氣球在飛過格雷厄姆（英語：Graham, Texas）一個雷暴上空時，於海拔37公里處不受控制地卸下了載荷。數月後的調查結果認為，從雲層向上走的「一道閃電」是此次事故的起因。^[12]不過，人們事後才把起因歸咎於精靈，因為「精靈」一詞在事故當時還沒有開始使用。