El temps de la A a la Z: espectres vermells

Un dels fenòmens atmosfèrics més fascinants de la natura són les anomenades descàrregues superatmosfèriques o efectes lluminosos transitoris (TLE). Es tracta d'una família de fenòmens elèctrics que es donen molt per sobre dels llamps habituals. D'entre tot el grup de fenòmens, destaquen els espectres vermells ("sprites").

pic.twitter.com/JhfbkpTE3d

— Paul M Smith (@PaulMSmithPhoto) April 11, 2021

Els espectres vermells es generen per sobre dels núvols de tempesta i arriben a la mesosfera, a altituds d'entre 50 i 90 quilòmetres. El seu aspecte és el d'enormes meduses de color vermellós o ataronjat a causa del nitrogen atmosfèric, amb una part inferior amb estructura de filaments. Poden tenir una extensió horitzontal i vertical de fins a 50 quilòmetres.

¡Foto astronómica del día! "Red Sprite Lightning over the Andes " via NASA https://t.co/f3LM8bXdNP pic.twitter.com/wTvfIIeV8z

— ISS Santiago project (@IssSantiago) March 30, 2021

Un mecanisme complex

Aquest tipus de descàrregues formen un intricat joc elèctric amb els llamps més comuns que es donen durant les tempestes, els que descarreguen entre el núvol i terra o entre núvols, i particularment els llamps horitzontals.

En determinades situacions, la part superior del núvol de tempesta pot quedar carregada negativament. Això genera una gran diferència de potencial entre el núvol i la ionosfera, carregada positivament, de manera que es produeix un flux d'electrons des de la part superior del núvol.

#WeatherWednesday An immense Jellyfish Sprite briefly appeared above a distant thunderstorm on July 2nd, 2020. Sprites are large electrical discharges associated with lightning strikes, and occur high above storms in the mesophere and lower ionosphere. Image credit: S Hummel. pic.twitter.com/RXkgVs1Gbu

— McDonald Observatory (@mcdonaldobs) August 12, 2020

Aquests electrons xoquen amb les molècules d'aire i, si tenen l'energia suficient, produeixen l'espectre. El mecanisme és més semblant al que es produeix en un tub fluorescent que no pas al d'un llamp convencional: un fenomen de plasma fred sense les temperatures extremadament altes dels llamps troposfèrics. Les descàrregues duren entre 3 i 10 mil·lisegons i arriben a velocitats superiors als 1.600 km/s. S'han d'enregistrar amb càmeres d'alta velocitat.

Un fenomen documentat des dels anys 80

Malgrat que no hi ha imatges d'espectres vermells anteriors al 1989, sí que hi ha informes d'observacions de TLE des de molt abans. En concret, el primer va ser un report de Johann Georg Estor el 1730. Altres informes daten de l'any 1886 (Toynbee i Mackenzie) o del 1956, quan el Premi Nobel de Física, l'escocès C. T. R. Wilson, va observar un possible espectre vermell.

La primera fotografia la van capturar accidentalment el 6 de juliol de 1989 científics de la Universitat de Minnesota encapçalats per John R. Winkler. La primera imatge en color és del 1994, i la va obtenir un avió d'observació a gran altitud de la NASA, en el marc d'un projecte de recerca de la Universitat d'Alaska.
 

Las primeras páginas de esta historia del descubrimiento de los fenómenos más exóticos de las tormentas se escribieron de manera fortuita el 6-7-1989. Ese día, el profesor J. R. Winckler de la Universidad de Minnesota capturó esta imagen en su cámara de video. pic.twitter.com/AwbGsb2kcl

— José Miguel Viñas (@Divulgameteo) October 13, 2020

Des d'aquell moment, aquest tipus de fenòmens s'han enregistrat des de terra, des d'avions i des de l'espai. Podeu trobar-ne molts exemples al canal de YouTube del fotògraf Paul M. Smith.

Una gran família de fenòmens superatmosfèrics

Com hem comentat en la introducció, els TLE són una família variada, amb membres que presenten característiques diferents i reben diversos noms, com ara follets ("elves"), dolls blaus ("blue jets"), dolls gegants ("gigantic jets"), fantasmes o trols.