アラスカ大学フェアバンクス校の大学院生であるジェイソンアーンズ、および米国空軍士官学校とフォートルイス大学の他の科学者（全米科学財団が後援するプロジェクトの一部）は任務に就いています。 この夏、グループは国立大気研究センターのガルフストリームV研究機で空に飛び、スプライトを求めて複数の飛行で合計30時間を記録しました。
レッドライトニングとも呼ばれるスプライトは、雷雨の際に雲の上に赤い光のバーストとして現れる放電です。気象現象は非常に一時的であるため（スプライトはほんの数ミリ秒点滅します）、大部分は地面から見えません観察するのが難しく、写真を撮るのはさらに難しく、むしろ、彼らが名付けられたファンタジーの領域のいたずら好きな気分に似ています。 しかし、アーンズと彼の同僚は、飛行機の窓に配置されたデジタル一眼レフカメラと高速ビデオカメラを使用して、非常にまれな赤い稲妻の写真を撮影しました。 研究者たちは、スプライトやその他の高層大気の雷を引き起こす物理的および化学的プロセスについてもっと知りたいと考えています。
自然の最も短命で不安定な機能のいくつかの画像をキャプチャするのはどうですか？ 私はアーンズに電子メールで質問し、スプライトとは何か、それらが発生する理由、科学者がそれらを見つける方法、そしてなぜ彼がとらえどころのない現象に興味を持っているのかを説明した。
まず、スプライトとは何ですか？
スプライトは、雷雨に関連する一種の高層大気放電です。 いくつかの落雷によって生成された大きな電場は、雲の上にある空気をイオン化し、写真に見える光を放出します。 彼らは私たちがいつも見ている通常の稲妻と明らかに比較を頼みますが、私はスプライトがはるかに高く、トップが約100キロメートル以上に達することを指摘したいです。 稲妻は雲から地面まで約10キロメートル伸びますが、スプライトの高さは50キロメートルに達します。
2013年8月3日にカンザス州の共和国郡で捕獲された「クラゲ」スプライト。画像提供：Flickr経由のJason Ahrns。
どのような条件下で発生しますか？
それらは、正の雷撃に関連付けられています。これは、雲に正の電荷が蓄積され、稲妻が放出されるときです。 負電荷の蓄積による負のストロークは約10倍一般的であるため、スプライトは最も一般的な種類の稲妻とは強く関連付けられていませんが、実際にはそれほど珍しいことでもありません。 ポジティブなストロークだけでなく、ストローク中に移動する電荷が多いほど、スプライトの可能性が高くなります。 そこで、大きな正の電荷モーメント変化を探します。これは、基本的に、移動した電荷量によって重み付けされた正のストロークです。 大規模な雷雨のほとんどは、スプライトにつながる条件を作り出しているように見えますが、他のものよりも多いものもあります。 私たちは、多くの大きな正の電荷モーメントの変化の歴史を持つ嵐を探し、それを見に行きます。
あなたの科学的背景は何ですか？ そして、どのようにしてスプライトに興味を持ちましたか？
私は主にオーロラ研究者であり、それが私がUAFで論文を書いていることです。 私の大学院委員会のメンバーの一人がこれらのキャンペーンを組織しており、追加の支援が必要だったため、私はスプライトに関与しました。 私はスプライトが魅力的だと思ったので、私のアドバイザーは私が少し分岐することを支持してくれたので、チームに飛び乗りました。
2013年8月12日、ネブラスカ州レッドウィロー郡のスプライト。画像提供：Flickr経由のJason Ahrns。
私が理解していることから、ほんの25年ほど前に発見された赤い稲妻についてはあまり知られていません。 NSFプロジェクトでは、あなたと他の科学者は何を学びたいと思っていますか？ あなたが持っている最大の質問は何ですか？
このキャンペーンでは、3つの質問に焦点を当てています。 まず、基本的な物理的および化学的プロセスは何ですか？ スプライトで何が正確に起こっているのか、なぜ異なる種類のスプライトが存在するのか、カラムスプライトとニンジンスプライトなどの条件などはまだ明確ではありません。 （すべてのスプライト名は、単にその形状を指します。）次に、スプライトは中層大気に大きな影響を与えますか？ スプライトは明らかにある種のエネルギーの移動を表しますが、天気と気候に大きな影響を与える規模のものですか？ 私たちはそれらを勉強せずにそれに答えることはできません。 そして、その後、基本的なストリーマー物理学について何を学ぶことができますか？ スプライトの底から出てくる巻きひげは「ストリーマー」、つまりイオン化の小さなボールであり、動き回っています。 ストリーマーの速度と寿命は空気密度に関連しているため、超低密度の高層大気でスプライトを調べることは、スローモーションで虫眼鏡でストリーマーを見るようなものです。 しかし、彼らはまだ非常に高速です！
スプライトハンティングミッションをいくつ行っていますか？
個人的に、これは私の2回目の空中キャンペーンです。 最初の2011年の合計飛行時間は40時間で、このキャンペーンではさらに30時間を飛行しました。 おそらく合計15便程度です。 同じ乗組員は、私を除いて、2009年にもう1つの空中キャンペーンを行いました。
アーンズは、2013年8月3日にカンザス州共和国郡のブタンライターからの炎のように見えるこれらの青いジェットをキャプチャしました。スプライトとは異なり、青いジェットは雷によって直接トリガーされませんが、何らかの形で存在に関連しているようですあられの嵐。 画像はFlickr経由のJason Ahrnsの厚意によるものです。
これらのフライトに最適な条件、時間帯、国の地域、および高度は何ですか？
中西部は生産性が高く、その主な理由は、一晩中続く強力な雷雨が発生するためです。 明らかに、暗くする必要がありますが、それ以外は夜の時間はそれほど重要ではなく、嵐がどれだけ強いか、そして嵐がどれだけ強力なポジティブな稲妻を生み出しているのかが重要です。 嵐が順調に進むと、列スプライトとニンジンスプライトが生成されますが、消滅すると、頻度は少なくなりますが、大きくて明るいクラゲスプライトに切り替わります。 通常は41, 000〜45, 000フィートの高さで飛行しますが、それは単に雲の景色を見るためです。 私たちはまだスプライトの下にいます。
雷はほんの数ミリ秒続くので、私はあなたがそれをどのように撮影するかについて特に興味があります。 どの機器を使用していますか？
静止画の場合、カメラ（Nikon D7000と高速レンズ）を窓の外側に向け、間隔計を設定して、カメラが絶えず写真を撮るようにします。 その後、後で調べて、スプライトが含まれていないものをすべて削除します。 稲妻写真と同じ原理です。 タイミングを正確に把握する必要があるように見えますが、実際には統計的なものです。写真の束をスナップすると、そのうちの1つが遅かれ早かれ何かを取得します。 私はおそらく私が一緒に出てくるすべてのスプライトのために1000枚の写真のオーダーにスナップします。
高速ビデオカメラの場合、カメラには以前のビデオフレームを常に循環するバッファーがあり、スプライトが表示されると、カメラに停止して記録したものを保存するように指示するトリガーがヒットします。 1秒あたり10, 000フレームで実行している場合、バッファーは約1秒で一杯になるため、スプライトを認識してボタンを押す必要がある時間です。 これは、45分間何も起こらず、1秒未満の反応時間で準備ができているのを見なければならない遅い夜にはかなり負担になる場合があります。
セットアップを説明できますか？ 実際に飛行機の窓からどのように写真を撮りますか？
絵は千の言葉に値しますよね？
飛行機の窓の近くのアーンズのセットアップ。 画像はFlickr経由のJason Ahrnsの厚意によるものです。
そして、高速ビデオのために…
高速ビデオをキャプチャするための彼のセットアップ。 画像はFlickr経由のJason Ahrnsの厚意によるものです。
飛行機にはインターネット接続があり、気象状況をリアルタイムで見ることができます。 嵐の中で最も生産性の高い部分に上記のカメラを向け、スプライトを待ちます。
あなたが撮影したこれらのような写真はどれほどまれですか？
私が知る限り、それらは非常にまれです。 流星カメラやウェブカメラで撮影したスプライト画像がいくつかありますが、非常に遠くにあり、広角レンズを使用しているため、通常は低解像度です。 DSLRで撮影した2つまたは3つのスプライト画像を見たことがありますが、それらはまだ地面から遠く離れた場所にあり、通常は背景にスプライトが付いている幸運な何かのショットです。 スプライトが生成される領域の近くで空中にいるという利点があり、スプライトが表示される場所をよく推測できるため、より狭い視野のレンズを使用して、スプライトを間近でキャプチャできます。
青いジェットの画像については、DSLRで撮影されたジェットの最初の画像であることがわかります。 ジェットは地面から見るのがはるかに難しいスプライトよりも雲の上部にずっと近いため、それはある程度理にかなっています。 空中にいることは大きな利点です。
2013年8月12日にネブラスカ州のレッドウィロー郡を引き継いだ。画像はFlickr経由のJason Ahrnsの厚意による。
画像について何かおもしろいと思うことはありますか？
私は彼らについて本当に他の言葉ではないほど厳しいことがあると思います。 たとえば、これ（上記）をご覧ください。 この素敵な穏やかな星空と、下の稲妻から来るクールで落ち着いた青い光があります。 それからBLAM！ この奇妙で威men的で完全にエイリアンのようなスプライトは、「私はここにいるよ、どうするつもりなの？」
キャンペーンの主任調査員であるハンス・ニールセン（および前述の委員会メンバー）は、これ（下）は、セピア色のトーンと大気のかすみからわずかにぼやけた古典的なオランダの絵画を思い出させると述べています。
2013年8月6日にオクラホマ州のカナディアン郡を撮影。Flickr経由のJason Ahrnsの画像提供。
このプロジェクトに参加してスプライトについてこれまでに学んだことは何ですか？
個人的に？ 2011年のキャンペーンに参加したとき、ウィキペディアのエントリ以外のスプライトについては何も知りませんでした。 キャンペーンの毎晩、事前に状況について話し合う他の人の話、フライト中に見ていること、飛行後のビールに関する「正しいこと、間違ったこと」について話し合うことを聞きます。 私は他の人と比べてまだ初心者ですが、今ではスプライトとスプライトの狩猟についての一般的な一般的な質問をすることができます。
次にどこで、いつ飛行しますか？
石に何も設定されていませんが、私たちは来年の夏に再び飛ぶことを本当に望んでいます。 うまくいけば、それを実現できるでしょう。
