トマシュ・ウォズニアック/シャッターストック
雷雨は自然の力であり、人々に畏怖の念を抱かせるだけでなく、人間にさまざまな影響を与えます。雷雨の中で見られる稲妻のほとんどは白色ですが、時折、青、黄色、紫の稲妻の閃光が見られることも珍しくありません。ただし、雷雲の頂上からは赤いエネルギーの閃光が発生し、それは時には逆さまのクラゲに似ています。レッド スプライトとして知られるこれらのフラッシュは、ほとんどの人が目にすることはありません。レッド スプライトはまだ研究中のプロセスによって引き起こされ、広範囲にわたる影響は私たちが理解し始めたばかりです。
レッド スプライトは、一時発光イベント (TLE) として知られる現象の 1 つです。雷雨の際、電気エネルギーが雲内および雲と地面の間で跳ね返るときに雷が発生します。雷雨内の活動は、地表から 4 ～ 12 マイルに達する対流圏と呼ばれる大気の狭い部分で発生します。しかし、レッドスプライトの幅は30マイルに及ぶものもあり、地上80マイル以上に到達することもあります。レッド スプライトは、正に帯電した強力な稲妻が地面に落ち、電荷が雲全体を垂直に移動するときに発生します。
伝説から科学的事実へ
長年にわたり、レッド スプライトやその他の TLE の存在は単なる伝説に過ぎませんでした。パイロットはそれらを目撃したと報告しましたが、誰もその存在の具体的な証拠を収集していませんでした。これは、レッド スプライトが雷雲の上部で発生し、地上からは見えにくいことが原因の 1 つです。レッド スプライトも非常に速く発生し、わずか数ミリ秒しか続きません。レッドスプライトの目撃が初めて確認されたのは 1989 年で、ミネソタ大学の研究者が低照度のテレビカメラのテスト中にレッドスプライトを撮影したときでした。
それ以来、研究者たちは高高度の航空機や宇宙船からの観測を利用して TLE を研究してきました。 2018 年以来、欧州宇宙機関が国際宇宙ステーション (ISS) に設置した大気宇宙相互作用モニター (ASIM) として知られる科学機器は、地上のハードウェアでは検出できないほど高速かつ小さすぎるレッド スプライトやその他の TLE を記録してきました。 Light-1 として知られる宇宙航空研究開発機構によって開発されたもう 1 つの機器は、ISS から放出された CubeSat と呼ばれる小型衛星に搭載されて飛行します。 Light-1 は、雷雲の頂上からの高エネルギーのガンマ線フラッシュを検出します。
レッド スプライトの幅広い効果
科学者たちは、レッドスプライトやその他の TLE を研究して、それらが大気に及ぼす影響や、雷雨の内部の仕組みについて何が分かるかを調べています。雷雨の中で TLE が最も発生する可能性が高い場所を分析することは、TLE がよく発生するルートを飛行する航空会社の安全計画の改善につながる可能性があります。さらに、これらのエネルギー放出は、上層大気中で化学反応を引き起こす可能性があり、これはエネルギーの吸収、反射、放射の量に影響を与えます。この情報を気候モデルに組み込むことで、将来の温暖化の予測を改善できる可能性があります。
TLE はまた、電離層、つまり表面から 50 ～ 400 マイル上空にある、荷電粒子で満たされた大気の層に電荷を放出します。電離層は、GPS 衛星からの信号を含む長距離無線伝送にとって重要です。電波の一部の周波数は電離層を通過しますが、他の周波数はこの層で反射されて遠くの場所に届きます。したがって、電離層に入る TLE からのエネルギーは通信を妨害する可能性があります。
ISS と ASIM は、2030 年に予定されているステーションの廃止までデータ収集を続けると予想されています。一方、研究者らは、TLE でより多くのデータを収集するために、より感度が高く、より高速なイベントを検出できる新しい改良された機器の開発に取り組んでいます。数十年の間に、赤いスプライトは噂から科学的事実として確認されるようになりました。今後 10 年で、これまでとらえどころのなかった神秘的な閃光について、さらに多くの洞察が得られるかもしれません。
