ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE

  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:35
    Od 1886 duszki były opisywane w literaturze naukowej, a czasami rejestrowane nawet jako aktywność UFO. W 1925 C.T.R. Wilson[5] przewidział ich istnienie, a w 1956 nawet osobiście zaobserwował, jednak informacje te zostały zignorowane. W nocy z 5 na 6 lipca 1989 profesor John Randolph Winckler, fizyk z University of Minnesota, wraz ze swoimi studentami – Robertem Franzem i Robertem Nemzekiem – testując kamerę LLLTV ("low-light-level TV camera") zarejestrowali dwie klatki, zawierające jasne kolumny światła, powyżej wierzchołków chmur burzowych w północnej części Minnesoty[6]. Był to pierwszy udokumentowany dowód tego zjawiska, które autorzy określili jako "światło do stratosfery" (ang. light-to-stratosphere); początkowo określano to zjawisko także jako błyskawica od chmury do kosmosu (ang. cloud-to-space lightning), ale szybko przemianowanego na czerwony sprite (ang. red sprite). Franz i inni[6] oszacowali, że zjawisko to wystąpiło powyżej wierzchołków chmur burzowych (14 kilometrów) i miało pionowy zasięg około 20 km. Następnie Vaughan w 1992 roku[8] i Boeck w 1995 roku[9] opisali okołu dwudziestu podobnych zjawisk, zarejestrowanych przez kamery promu kosmicznego, występujących powyżej burz na obrzeżach Ziemi. W lipcu 1993 z pokładu laboratorium powietrznego NASA w samolocie DC-8 wykonano podczas jednego lotu 19 zdjęć duszków nad burzami w Iowa, Nebrasce i Kansas
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:35
    W 1994 przeprowadzono misję obserwacyjną The Sprites94 Aircraft Campaign. Dwa samoloty, Rockwell Jet Commander i Israel Aircraft Commander Westwind 2 wykonywały loty w nocy (od godziny 22:00 do 02:00) kiedy księżyc był nisko w Oklahomie. Pomiary te umożliwiły wykonanie pierwszych kolorowych zdjęć zjawiska, potwierdzając istnienie czerwonych spritów oraz odkrywając nowy typ wyładowania – niebieski strumień (fontanna) (ang. blue jet). Wykonano również pomiary rozmiarów i czasu trwania tych zjawisk. Duszki są jednym z kilku zjawisk meteorologicznych z grupy chwilowych zjawisk świetlnych (ang. Transient Luminous Events (TLEs))
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:36
    Istnieją różne warianty tłumaczenia nazewnictwa dotyczącego zjawisk optycznych w jonosferze na język polski. W szczególności słowo sprite jest tłumaczone jako duszek, chochlik, elf, krasnoludek, gnom]. W książce Bodzaka autor proponuje nazwę "czerwony krasnoludek", ale podkreśla, że "przytoczone tutaj polskie nazewnictwo dotyczące wyładowań jonosferycznych jest jedynie swobodnym przekładem autora z języka angielskiego i na razie nie są oficjalnie przyjęte w języku polskim"
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:37
    Angielska nazwa "sprite" została wprowadzona przez D. Sentmana i pochodzi od jednego z bohaterów komedii Szekspira Sen nocy letniej wesołego Puka lub bohaterów ze sztuki Szekspira Burza[16] ze względu na swoje efemeryczne i przejściowe istnienie. W polskiej literaturze szekspirowskiej Puk jest roześmianym duszkiem. Inna wersja, bardzo rzadko przywoływana w literaturze naukowej, wywodzi słowo "sprite" od akronimu Stratospheric/Mesospheric Perturbations Resulting from Intense Thunderstorm Electrification
  • madohora Re: HYBRYDOWE ZAĆMIENIE SŁOŃCA 15.07.21, 17:37
    Duszki rozpoczynają się na wysokości 70–90 km nad powierzchnią Ziemi i przebiegają w dół ale nigdy nie dochodzą fizycznie do górnej warstwy chmury burzowej. Są jednak związane z wyładowaniami atmosferycznymi w chmurach burzowych w troposferze, ich dolna granica jest obserwowana na wysokości 40 km.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:37
    Mechanizm fizyczny powstawania duszków jest związany z tworzeniem się ładunku elektrycznego (najczęściej dodatniego) w chmurze burzowej. To powoduje przemieszczenie się w stronę wierzchołka chmury elektronów swobodnych z górnej części atmosfery i powolną migrację w przeciwnym kierunku jonów dodatnich w tych warstwach. Podczas wyładowania atmosferycznego do Ziemi następuje neutralizacja ładunku chmury i gwałtowne przemieszczenie się elektronów swobodnych w górę[20]. Powoduje to jonizację atmosfery ponad regionem burzowym a azot i tlen zaczynają emitować światło o barwie czerwonej na górze sprita i niebieskiej w jego dolnej części. Cooray sugeruje następującą analogię. Czas akumulacji ładunku w chmurze burzowej jest stosunkowo wolny i ruch elektronów swobodnych z górnej atmosfery można przyrównać do powolnego naciągania sprężyny. Po wyładowaniu atmosferycznym do Ziemi elektrony swobodne gwałtownie przemieszczają się do jonosfery podobnie jak szybka jest reakcja wyciągniętej sprężyny, w której uwolniono siłę naciągającą.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:38
    Specyficzną formą duszków są tzw. duszki kolumnowe (C-sprites, ang. columniform). Jedna z hipotez wyjaśniająca ich powstawanie opiera się na założeniu, że przechodzące meteory na wysokości 75 do 85 km zwiększają przewodnictwo elektryczne i mogą inicjować c-sprites podczas wyładowań atmosferycznych do ziemi. Ta hipoteza wiąże zjawiska świetlne w jonosferze, z wyładowaniami atmosferycznymi w troposferze i meteorami.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:38
    Sprite może osiągnąć szerokość do 40 km, a największe z nich mają nawet do 100 km. Objętościowo mogą obejmować obszar nawet 10 tysięcy km3. Potrafią przybierać różne kształty: marchewki, kolumny, a nawet formy przypominające wyglądem orła. Dolna część duszka składa się z szerokich na 100 metrów, jasnych kanałów zwanych strugami (ang. streamers), górna część, powyżej 60–70 km, nie ma wyraźnego kształtu i przypomina czerwoną chmurę]. Duszki o kształcie kolumn mają taką samą szerokość niezależnie od wysokości. Rzadko występują samodzielnie, zazwyczaj w skupiskach po dwa, trzy lub więcej
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:39
    Czas trwania zjawiska to od kilku[4] do kilkudziesięciu milisekund, czyli krócej niż wyładowanie wywołującego je pioruna. Misja Sprites94 Aircraft Campaign określiła czas ich trwania na mniej niż 16 ms. Energia optyczna pojedynczego zjawiska wynosi około 10–50 kJ[4]. Prędkość ich propagacji osiąga wartości pomiędzy 10 a 100 tys. km/s (większe na większych wysokościach)
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:39
    Duszki są czasami poprzedzone trwającym 1 ms "halo". Halo związane z duszkami powodowane jest obniżaniem się i krzywizną źródła światła; dlatego nie jest to zjawisko analogiczne do halo atmosferycznego powodowanego przez niesferyczne cząstki. Jego krótki czas trwania, rozmyty kształt i występowanie na wysokościach 70-85 km może powodować trudności w odróżnieniu go od elfów (ang. elves) czy od rozpraszania Rayleigha w dolnej atmosferze powodowanego przez odbicie światła z wyładowania atmosferycznego pomiędzy chmurą i ziemią.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:39
    Im silniejszy jest system burzowy, tym większe szanse na wystąpienie i zaobserwowanie duszków. Ich obecność była rejestrowana na wszystkich kontynentach oprócz Antarktydy, ale najlepsze warunki do obserwacji tych zjawisk atmosferycznych są w podrównikowych obszarach Afryki, Indonezji i Ameryki Południowej.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:40
    Duszki powstają zazwyczaj nad Mezoskalowymi Systemami Konwekcyjnymi (ang. Mesoscale Convective System - MCS) najczęściej kiedy aktywność wyładowań atmosferycznych obniża się i kiedy stratyfikowana część MCS jest dobrze rozwinięta[. Ze względu na rozległy obszar stratyfikowanych chmur, nad którymi powstają duszki, optyczne obserwacje naziemne są przeprowadzane w pewnej odległości od regionu burzowego, około 150–200 km. Optyczne pomiary są prowadzone obecnie w ramach sieci stacji naziemnych[13]. Inną techniką naziemną są obserwacje emitowanego promieniowania elektromagnetycznego związanego z duszakami
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:40
    Ponieważ kowadła chmur burzowych lub stratyfikowana część MCSów zasłaniają często duszki, które występują ponad nimi, zaczęto prowadzić ich obserwację z przestrzeni kosmicznej.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:41
    Obserwacje z przestrzeni kosmicznej z projektu Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning (ISUAL) na satelicie FORMOSAT-2, dokonującego pomiarów w kierunku promienia skrajnego, dały informację na temat globalnego rozkładu duszków. Ilość duszków nad wodą jest mniejsza niż nad lądami i obszarami blisko brzegu w stosunku 4,1:1. Podobnie jest także w przypadku wyładowań atmosferycznych pomiędzy chmurami a ziemią, których jest znacznie więcej nad lądami niż nad oceanami, w stosunku 10:1. Dane z programu ISUAL pokazały, że duszki koncentrują się nad Centralną Afryką (Kotlina Konga), Morzem Japońskim i zachodnim Oceanem Atlantyckim. Jednak pomiary z programu ISUAL mają problemy z obserwacjami nad obszarami centralnych Stanów Zjednoczonych w lecie na półkuli północnej oraz Brazylii i Argentyny w lecie na półkuli południowej ze względu na charakterystykę orbitalną tego satelity. Po uwzględnieniu poprawek na niedoszacowane obserwacje wyniki z programu ISUAL pokazały, że na całym globie duszki występują około 1 raz na minutę czyli 1440 razy w czasie 24 godzin.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:44
    Duszki były podejrzewane o powodowanie wypadków statków powietrznych, poruszających się na dużych wysokościach. 5 czerwca 1989 z placówki NASA o nazwie National Scientific Balloon Facility (NSBF) wypuszczono balon stratosferyczny, który przelatując ponad burzą w pobliżu Graham, na wysokości 37 km otrzymał impuls elektromagnetyczny, który spowodował zwarcie w układach, skutkujące m.in. otwarciem spadochronu. Istnieje przypuszczenie, że przyczyną incydentu było wyładowanie typu sprite
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:44
    https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Sprite_from_ISS_%28cropped%29.jpg/240px-Sprite_from_ISS_%28cropped%29.jpg
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:45
    Cyklon tropikalny – przemieszczające się nad oceanami najintensywniejsze energetycznie zjawisko cechujące atmosferę, związane z układem niskiego ciśnienia, w którym nie występują fronty atmosferyczne.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:45
    Cyklon tropikalny rozwija się nad ciepłymi wodami i odznacza się cyrkulacją cykloniczną (tj. o kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara na półkuli północnej i kierunku zgodnym z tym ruchem na półkuli południowej) w dolnych warstwach atmosfery oraz silnie rozwiniętą aktywnością burzową. Cyklon tropikalny o maksymalnej prędkości wiatru przy powierzchni Ziemi nie przekraczającej 17 m/s nazywa się depresją tropikalną, o większej prędkości wiatru, ale nie przekraczającej 33 m/s – sztormem tropikalnym, o prędkości przekraczającej 33 m/s – huraganem (na Atlantyku i wschodnim Pacyfiku), tajfunem (na północno-zachodnim Pacyfiku), silnym cyklonem tropikalnym (na południowo-zachodnim Pacyfiku i południowo-wschodnim Oceanie Indyjskim), silnym sztormem cyklonicznym (w północnej części Oceanu Indyjskiego) bądź wreszcie cyklonem tropikalnym (w południowo-zachodniej części Oceanu Indyjskiego).
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:46
    Aby mógł powstać cyklon tropikalny, powinny być jednocześnie spełnione następujące warunki:

    Temperatura wody w warstwie powierzchniowej oceanu grubości co najmniej 50 m powinna przekraczać 26,5 °C. Ocean stanowi wtedy dostatecznie pojemny dla rozwoju cyklonu zbiornik energii. Po utworzeniu się chmur powietrze ogrzewane jest i nawilżane przez ciepłą wodę oceanu. Uważa się, że gdyby temperatura oceanu osiągnęła 40-50 °C (obecny rekord to 35 °C) mogłoby dojść do powstania hiperkanu, gdzie prędkość wiatru mogłaby dochodzić do 600-800 km/h.
    Rozkład temperatury i wilgotności w atmosferze powinien być odpowiedni dla rozwoju intensywnych, wypiętrzonych chmur burzowych (tzw. atmosfera potencjalnie niestabilna duże ilości ciepłego znajdują się nisko). Rozwija się wówczas głęboka (przez całą grubość troposfery) konwekcja, która może "rozkręcić" cały układ.
    Odległość od równika powinna wynosić co najmniej 500 km. Na równiku pozioma składowa siły Coriolisa jest mała, dalej od równika unoszenie i opadanie wywołuje wirowanie układu.
    Zmienność prędkości wiatru z wysokością w całej troposferze powinna być niewielka. Pozwala to na "zorganizowanie się" chmur konwekcyjnych w układ cykloniczny.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:46
    Gdy warunki te są spełnione i nad oceanem pojawi się słaby niż lub nawet zafalowanie pola ciśnienia (izobar), mogą się one rozwinąć w cyklon tropikalny według następującego scenariusza. W bliskim sąsiedztwie zmiany pola ciśnienia rozwija się kilka głębokich, burzowych chmur konwekcyjnych "zasysających" ciepłe i wilgotne powietrze znad oceanu. Pod nimi tworzy się obszar ciśnienia niższego niż w otoczeniu. Pod kompleks chmur napływa z otoczenia coraz więcej wilgotnego i ciepłego powietrza, które zaczyna się poruszać po spirali pod wpływem działania siły Coriolisa. Ten etap nazywa się mezoskalowym systemem konwekcyjnym. Ruchy konwekcyjne intensyfikowane są przez lżejsze, bo ciepłe i wilgotne powietrze znad oceanu, ruchy te następnie organizują się, tworząc układ wirujących chmur. Siła odśrodkowa działająca na ciężkie, bo ochłodzone i zawierające skroploną wodę powietrze, sprawia, że w centrum układu powstaje najniższe ciśnienie i dzięki temu układ rozpędza się dalej. W tym momencie powstaje już cyklon tropikalny. Jego dalszy rozwój i ewentualne przekształcenie się w huragan zależą od ilości dostarczonej energii na trasie układu. Gdy wirowanie jest dostatecznie intensywne a cyklon ma grubość całej troposfery, przyziemna warstwa nie nadąża z dostarczaniem powietrza do centrum, powietrze zaczyna napływać też górą, w środku układu wytwarza się tzw. oko cyklonu - bezchmurny obszar ze stosunkowo słabymi wiatrami i silnymi ruchami zstępującymi. Dostarczenie zimnego powietrza do centrum cyklonu przyspiesza kondensację wody napędzając jeszcze bardziej cyklon. Po przemieszczeniu nad chłodniejsze wody bądź ląd, gdzie układ nie znajduje się i nie otrzymuje dostatecznej ilości energii, cyklon tropikalny słabnie i zanika.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:46
    Cyklony tropikalne najczęściej rozwijają się na przełomie lata i jesieni, co jest związane z najwyższą temperaturą powierzchni wód w tym okresie. Na przykład na Atlantyku 96% huraganów o sile wiatru przekraczającej 50 m/s pojawia się między sierpniem a październikiem. Wyjątkiem jest północna część Oceanu Indyjskiego, gdzie występują dwa maksima częstości występowania silnych sztormów cyklonicznych: w maju i listopadzie. Na ogół cyklony tropikalne przesuwają się ze wschodu na zachód, czasami po kilku lub kilkunastu dniach istnienia skręcają w kierunku biegunów. Mogą wtedy przekształcić się w tzw. niże podzwrotnikowe, a nawet w niże średnich szerokości geograficznych. W początkowej fazie przekształcania w cyklonie po zachodniej stronie układu powstaje szczególnie silnie wykształcony front ciepły. Z północnego zachodu niż stopniowo zasysa chłodniejsze powietrze szerokości umiarkowanych i zmienia kierunek przemieszczania - teraz rozpoczyna wędrówkę na północny wschód.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:47
    Wyróżnić można pięć stref pogodowych, z których jedna oznaczona jako zerowa znajduje się na zewnątrz cyklonu tropikalnego, choć pogoda w niej kształtuje się pod wpływem bliskiego istnienia cyklonu, pozostałe strefy oznaczone jako 1, 2, 3 i 4 znajdują się w cyklonie. We wszystkich tych strefach warunki pogodowe zmieniają się stopniowo w kierunku centrum cyklonu tropikalnego. Strefy te są bardzo istotne z punktu widzenia nawigacji morskiej, a w szczególności wykonywania manewrów w celu uniknięcia cyklonu.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:48
    Strefa 0
    Jest to strefa położona na zewnątrz cyklonu tropikalnego. W strefie tej pogoda na ogół wyraźnie różni się od pogody, jaka występowała by w tym rejonie (pasatu lub monsunu), gdyby nie zaznaczyła się bliskość cyklonu. Różnica ta polega głównie na odmienności kształtowania się wiatru i zachmurzenia. Ogólnie można stwierdzić, że w tej strefie pogoda się polepsza. Zachmurzenie wyraźnie się zmniejsza do 1–2 lub też niebo pozostaje bezchmurne. Widzialność pozioma się polepsza, często osiągając wartość równą 9 (doskonała, niezwykle dobra) w morskiej skali widzialności. Wiatry na ogół słabną i zmieniają kierunek w stosunku do kierunku wiatru panującego w danym akwenie w danym sezonie lub też zanikają całkowicie i panują cisze. Ciśnienie atmosferyczne zazwyczaj nieznacznie wzrasta. Morze jest spokojne lub też występuje długa, łagodna, niemal symetryczna względem grzbietów fala, nadchodząca często z kierunku zasadniczo odmiennego od kierunków wiatrów panujących (przeważających) w danym sezonie.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:49
    Strefa 1
    Strefa peryferyczna cyklonu (wiatrów słabszych od sztormowych). W tej strefie ciśnienie atmosferyczne wyraźnie, choć początkowo jeszcze powoli spada. Pojawia się wyraźny wiatr o kierunku najczęściej odmiennym od kierunku przeważających wiatrów, stopniowo rosnący. Na niedoskonałe całkowicie pokrytym chmurami Cumulus (Cumulus mediocris i Cumulus congestus), które przemieszczają się bardzo słabo. Od czasu do czasu przechodzą krótkotrwałe opady przelotne, którym z reguły towarzyszą szkwały. obok wyraźnie formującej się fali wiatrowej na morzu jest z reguły widoczna spora fala martwa. Mimo wzrostu prędkości wiatru odczuwa się gorąco i duszność. Wraz z upływem czasu (w środku strefy) ciśnienie zaczyna spadać szybciej, wiatr tężeje. Zachmurzenie w piętrze niskim wzrasta do całkowitego, barwa nieba jest niejednolita, zaczynają się na niebie jaśniejsze i ciemniejsze smugi (Stratocumulus), pod głównym poziomem chmur występują pędzące z wiatrem ciemne poszarpane fragmenty chmur (Cumulus fractus). Częstość występowania opadów przelotnych wzrasta, rośnie również porywistość wiatru. Szybko rośnie fala wiatrowa.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 15.07.21, 17:49
    Strefa 2
    Strefa środkowa cyklonu (wiatrów sztormowych). Ciśnienie atmosferyczne rozpoczyna gwałtownie spadać. Wiatr osiąga siłę wiatru sztormowego (8 °B) i rośnie nadal. Niebo jest całkowicie zachmurzone, bardzo ciemne. Deszcze przechodzą w ulewy, często o bardzo wielkim natężeniu, zmniejszając znacznie widzialność. Występują gwałtowne wyładowania atmosferyczne. Fala wiatrowa szybko rośnie silnie się załamując. Morze szybko pokrywa się pianą, nawet w strefach bez opadów widzialność się zmniejsza, słychać huk morza i wycie wiatru.
Pełna wersja