سبرايت (برق)

تُعرف ظاهرة الأشباح أو الأشباح الحمراء بأنها تفريغات كهربائية واسعة النطاق تحدث في طبقة الميزوسفير ، فوق السحب الرعدية أو السحب الركامية ، مما يُنتج مجموعة متنوعة من الأشكال المرئية المتلألئة في سماء الليل. وعادةً ما تحدث هذه الظاهرة نتيجة تفريغات البرق الموجب بين سحابة رعدية وسطح الأرض.

تظهر الأشباح على شكل ومضات حمراء برتقالية متوهجة. وغالبًا ما تظهر في مجموعات فوق طبقة التروبوسفير على ارتفاع يتراوح بين 50 و90 كيلومترًا (31-56 ميلًا) . وتعود التقارير المرئية المتفرقة عن الأشباح إلى عام 1886 على الأقل. ^{[ 1 ]} وقد تم تصويرها لأول مرة في 4 يوليو 1989، ^{[ 2 ]} من قبل علماء من جامعة مينيسوتا ، وتم تسجيلها لاحقًا في مقاطع فيديو آلاف المرات.  

يُطلق على ظاهرة العفاريت أحيانًا، بشكل غير دقيق، اسم البرق الجوي العلوي . مع ذلك، فهي ظاهرة بلازما باردة تفتقر إلى درجات حرارة القنوات الساخنة للبرق التروبوسفيري ، لذا فهي أقرب إلى تفريغات أنابيب الفلورسنت منها إلى تفريغات البرق. ترتبط العفاريت بالعديد من الظواهر البصرية الأخرى في الغلاف الجوي العلوي، بما في ذلك النفاثات الزرقاء وظاهرة ELVES . ^{[ 1 ]}

• 
  شبح في الأفق، مع برق أسفله في طبقة التروبوسفير وفوق الخط الأخضر للتوهج الجوي عند طبقة الميزوبوز العليا والحدود إلى الفضاء (الضوء الساطع أعلاه هو القمر).
• 
  أول صورة ملونة لشخصية كرتونية، تم التقاطها من طائرة
• 
  صورة لجسم غريب فوق لاوس ، كما تُرى من محطة الفضاء الدولية.
• 
  تم تصوير الأشباح فوق جبال الألب، بالقرب من تريجلاف ، في مجموعة من الصور من كاميرا شبكة الأرصاد الجوية العالمية HR000P (2020-09-23).

أقدم تقرير معروف يعود إلى توينبي وماكنزي عام 1886. ^{[ 3 ]} وكان الحائز على جائزة نوبل ، سي تي آر ويلسون، قد اقترح عام 1925، استنادًا إلى أسس نظرية، إمكانية حدوث انهيار كهربائي في طبقات الجو العليا، وفي عام 1956 شاهد ما يُحتمل أن يكون عفريتًا. وتم توثيق هذه الظاهرة فوتوغرافيًا لأول مرة في 6 يوليو 1989، عندما التقط علماء من جامعة مينيسوتا ، باستخدام كاميرا فيديو تعمل في ظروف الإضاءة المنخفضة، بالصدفة أول صورة لما سيُعرف لاحقًا باسم العفريت. ^{[ 4 ]}

بعد سنوات من اكتشافها، أُطلق عليها اسم "الأرواح الهوائية" (Sprites) نسبةً إلى الكيان الأسطوري الذي سُميت به نظرًا لطبيعتها المراوغة. ^{[ 5 ]} منذ التقاط الفيديو عام 1989، تم تصوير الأرواح الهوائية من الأرض، ومن الطائرات، ومن الفضاء، وأصبحت موضوعًا لدراسات مكثفة. وقد قدم فيديو عالي السرعة التقطه توماس آش كرافت ، وجاكوب إل هارلي، وماثيو جي ماكهارج، وهانز نيلسن عام 2019 بسرعة تقارب 100,000 إطار في الثانية، بعض الملاحظات حول كيفية تطور هذه الأرواح. ومع ذلك، ووفقًا لمدونة APOD التابعة لناسا، فعلى الرغم من تسجيلها في الصور والفيديوهات لأكثر من 30 عامًا، لا يزال "السبب الجذري" لبرق الأرواح الهوائية مجهولًا، "باستثناء ارتباطه العام بالبرق الموجب من السحابة إلى الأرض". وتشير ناسا أيضًا إلى أن ليس كل العواصف تُظهر برق الأرواح الهوائية. ^{[ 6 ]}

في عام 2016، رُصدت ظاهرة الأشباح أثناء مرور إعصار ماثيو عبر منطقة البحر الكاريبي. ^{[ 7 ]} ولا يزال دور الأشباح في الأعاصير المدارية غير معروف. ^{[ 8 ]}

منذ عام 2022، تدير وكالة ناسا موقعًا إلكترونيًا وقاعدة بيانات للعلوم المدنية تسمى Spritacular، حيث تقوم بجمع ودراسة صور الأشباح (sprites) من قبل المواطنين. ^{[ 9 ]}

• 
  أنواع مختلفة من الظواهر الكهربائية في الغلاف الجوي
• 
  صورة شبحية تُرى من محطة الفضاء الدولية (أعلى اليمين، لون أحمر باهت فوق البرق)
• 
  صورة متحركة لمحطة الفضاء الدولية أعلاه؛ تم تكبيرها
• 
  لقطة أخرى من المقطع الملون الأول للشخصية الكرتونية.

وقد لوحظت ظاهرة الأشباح فوق أمريكا الشمالية ، ^{[ 10 ]} وأمريكا الوسطى ، وأمريكا الجنوبية ، ^{[ 11 ]} وأوروبا ، ^{[ 12 ]} ووسط أفريقيا ( زائير )، وأستراليا ، وبحر اليابان وآسيا ، ويعتقد أنها تحدث أثناء معظم أنظمة العواصف الرعدية الكبيرة.

قام رودجر (1999) بتصنيف ثلاثة أنواع من الرسوم المتحركة بناءً على مظهرها المرئي. ^{[ 1 ]}

• سحلية قنديل البحر – كبيرة جدًا، تصل إلى 50 × 50 كم (31 × 31 ميل) .  
• ظاهرة الأعمدة الضوئية (C-sprite) - وهي عبارة عن تفريغات كهربائية واسعة النطاق فوق الأرض لا تزال غير مفهومة تمامًا.
• جنية الجزرة – جنية عمودية ذات زوائد طويلة.

تتميز الأشباح بلون برتقالي محمر ^{[ 5 ]} في مناطقها العلوية، مع خيوط زرقاء متدلية في الأسفل، وقد يسبقها هالة حمراء. تدوم لفترة أطول من التفريغات الستراتوسفيرية السفلية العادية، التي تدوم عادةً بضعة أجزاء من الألف من الثانية، وعادةً ما تُثار بفعل تفريغات البرق الموجب بين السحابة الرعدية والأرض، ^{[ 13 ]} على الرغم من رصد أشباح ناتجة عن ومضات أرضية سالبة أيضًا. ^{[ 14 ]} غالبًا ما تظهر في مجموعات من اثنين أو أكثر، وتمتد عادةً على ارتفاع يتراوح بين 50 و90 كيلومترًا (31 إلى 56 ميلًا) ، مع ما يبدو أنه خيوط متدلية في الأسفل، وفروع تصل إلى الأعلى. ^{[ 5 ]} 

أظهر التصوير البصري باستخدام كاميرا عالية السرعة بمعدل 10000 إطار في الثانية أن ظاهرة "السبرايت" هي في الواقع تجمعات من كرات تأين صغيرة، يتراوح قطرها بين 10 و100 متر (33-328 قدمًا )، تنطلق من ارتفاع حوالي 80 كيلومترًا (50 ميلًا) ثم تتحرك نزولًا بسرعات تصل إلى 10% من سرعة الضوء ، ويتبعها بعد بضعة أجزاء من الألف من الثانية مجموعة أخرى من كرات التأين المتحركة صعودًا. ^{[ 15 ]} قد تنزاح ظاهرة "السبرايت" أفقيًا لمسافة تصل إلى 50 كيلومترًا (31 ميلًا) من موقع ضربة البرق الأساسية، مع تأخير زمني بعد البرق يبلغ عادةً بضعة أجزاء من الألف من الثانية، ولكنه قد يصل في حالات نادرة إلى 100 جزء من الألف من الثانية.      

من أجل تصوير العفاريت من الأرض، يجب أن تتوفر ظروف خاصة: رؤية واضحة لمسافة 150-500 كم (93-311 ميل) لعاصفة رعدية قوية مع برق موجب بين السحابة والأرض، ومعدات تسجيل حساسة للون الأحمر، وسماء سوداء غير مضاءة. ^{[ 16 ]}  

تحدث ظاهرة العفاريت بالقرب من قمة الميزوسفير على ارتفاع حوالي 80 كيلومترًا استجابةً للمجال الكهربائي الناتج عن ومضات البرق في العواصف الرعدية الكامنة. عندما تحمل ضربة برق موجبة كبيرة الشحنات إلى الأرض، تبقى قمة السحابة بشحنة سالبة صافية قوية. يمكن نمذجة ذلك على أنه ثنائي قطب كهربائي شبه ساكن، ولمدة تقل عن 10 مللي ثانية، يتولد مجال كهربائي قوي في المنطقة فوق العاصفة الرعدية. في الضغط المنخفض للميزوسفير العلوي، ينخفض ​​جهد الانهيار بشكل كبير، مما يسمح بحدوث انهيار إلكتروني . ^{[ 17 ] [ 18 ]} تكتسب العفاريت لونها الأحمر المميز من إثارة النيتروجين في بيئة الضغط المنخفض للميزوسفير العلوي. عند هذه الضغوط المنخفضة، يكون إخماد النيتروجين بواسطة الأكسجين الذري أسرع بكثير من إخماده بواسطة النيتروجين، مما يسمح لانبعاثات النيتروجين بالسيطرة على الرغم من عدم وجود اختلاف في التركيب. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

تسبق ظاهرة "الوميضات" أحيانًا، بفارق زمني يبلغ حوالي 1 ميلي ثانية، هالةٌ تُعرف باسم " هالة الوميض" ، وهي منطقةٌ مسطحة الشكل ذات انبعاثات ضوئية ضعيفة وعابرة، يبلغ قطرها حوالي 50 كيلومترًا (31 ميلًا) وسُمكها 10 كيلومترات (6.2 ميلًا) . تتمركز هذه الهالة على ارتفاع حوالي 70 كيلومترًا (43 ميلًا) فوق نقطة انطلاق الصاعقة. يُعتقد أن هذه الهالات ناتجة عن نفس العملية الفيزيائية التي تُنتج الوميضات، ولكن التأين فيها يكون ضعيفًا جدًا بحيث لا يتجاوز العتبة اللازمة لتكوين الشرارات الضوئية. يُخلط بينها أحيانًا وبين ظاهرة "إلفز" (ELVES ) نظرًا لتشابههما البصري وقصر مدتهما. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}   

تشير الأبحاث التي أُجريت في جامعة ستانفورد عام 2000 إلى أنه، على عكس ظاهرة "الوميض" ذات البنية العمودية الساطعة، فإن ظهور هالات "الوميض" ليس بالأمر غير المألوف بالتزامن مع تفريغات البرق العادية (السالبة). ^{[ 23 ]} ووجدت أبحاث أجراها علماء من جامعة توهوكو عام 2004 أن انبعاثات منخفضة التردد للغاية تحدث في الوقت نفسه مع ظهور "الوميض"، مما يشير إلى أن تفريغًا كهربائيًا داخل السحابة قد يكون سببًا في ظهور "الوميض". ^{[ 24 ]}

نُسبت حوادث غامضة، لا تفسير لها، تتعلق بعمليات المركبات على ارتفاعات عالية فوق العواصف الرعدية، إلى ظاهرة "الجنيات الضوئية". ومن الأمثلة على ذلك عطل في بالون ستراتوسفيري تابع لوكالة ناسا ، أُطلق في 6 يونيو 1989 من فلسطين، تكساس . فقد البالون حمولته بشكل غير متوقع أثناء تحليقه على ارتفاع 37,000 متر (120,000 قدم) فوق عاصفة رعدية بالقرب من غراهام، تكساس . وبعد أشهر من الحادث، خلص تحقيق إلى أن "صاعقة برق" صاعدة من السحب هي التي تسببت في الحادث. ^{[ 25 ]} وقد نُسب الحادث إلى ظاهرة "الجنيات الضوئية" بأثر رجعي، إذ لم يُصاغ هذا المصطلح إلا في أواخر عام 1993. 

• البرق في طبقات الجو العليا (يشمل النفاثات الزرقاء)
• الشفق القطبي (علم الفلك)
• برق كاتاتومبو
• الظواهر المرئية للأشعة الكونية

• "Red Sprites & Blue Jets" – نسخة رقمية من فيديو VHS تم توزيعه عام 1994 من قبل جامعة ألاسكا فيربانكس، والذي ساهم في انتشار المصطلحات
• "الجنيات الحمراء والطائرات النفاثة الزرقاء" . مؤرشف من الأصل في 14 سبتمبر 2002. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2012 .– صفحة ويب من جامعة ألاسكا فيربانكس
• رصد الأشباح والنفاثات من الأرض ومن على متن البالونات
• مجموعة داروين سبرايتس 97 لفيزياء الفضاء، جامعة أوتاغو
• صور ومقالات عن العفاريت والطائرات النفاثة وتقنية TLE
• أرواح شريرة في أوروبا: مدونة المساهمين الأوروبيين
• كانماي، ت.؛ ستينباك-نيلسن، هـ. س.؛ ماكهارغ، م. ج.؛ هالاند، ر. ك. (2010). "ملاحظة أطياف العفاريت الزرقاء بسرعة 10000 إطار في الثانية" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية. 37 ( 13): L13808. رمز Bibcode : 2010GeoRL..3713808K . doi : 10.1029/2010GL043739 .
• "صورة غامضة التقطها رائد فضاء من محطة الفضاء الدولية: صورة كبيرة" . أخبار ديسكفري . مؤرشف من الأصل في 14 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 13 يوليو 2012 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط )
• نبذة مختصرة عن الدكتور "جيف" ماكهارج
• نشر موقع Petapixel المتخصص في التصوير الفوتوغرافي رابطًا لصورة نادرة وواضحة للغاية لظاهرة عفريتية التقطها المصور مايك هولينغزهيد. المقال بعنوان: مصور يلتقط صورة نادرة لظاهرة عفريتية مع الشفق القطبي
• على حافة الفضاء – برنامج من إنتاج NOVA يتناول ظاهرة العفاريت
• ظواهر العفاريت الحمراء فوق البحر الأدرياتيكي كما شوهدت من جمهورية التشيك (14 يناير 2019)