100 blesků v každé sekundě 1% povrchu Země ( až 2000 bouřek) 1752 Benjamin Franklin pokus s drakem

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "100 blesků v každé sekundě 1% povrchu Země ( až 2000 bouřek) 1752 Benjamin Franklin pokus s drakem"

Julie Valentová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Ivana Kolmašová

2 O čem to dnes bude: bleskově o vzniku blesků výboje v horní atmosféře družice TARANIS širokospektrální analyzátor pro detekci el-mag. vln generovaných blesky pozemní meření zajímavost na závěr

3 100 blesků v každé sekundě 1% povrchu Země ( až 2000 bouřek) 1752 Benjamin Franklin pokus s drakem

4 Rozložení blesků na Zemi rok 2011 Počet blesků /km 2 rok wwlln.net

5 Globální elektrický obvod Cumulonimbus pa/m 2

6 Složení bouřkového mraku Polarizace náboje v mraku gravitační teorie

7 Rozložení náboje v bouřkovém mraku a typy blesků IC CG- CG+ CG- více než 90% bleskových výbojů je typu CG-, transport záporného náboje z mraku na zem

8 Vývoj bleskového výboje CG- Dart leader Stepped leader step typ. 50m, 50ms 10 5 m/s First return stroke m/s Subsequent return stroke Ve vytvořeném bleskovém kanále může proběhnout až 10 následných výbojů, typ. 2-3, rozestup desítky až stovky ms (pozorovaných až 26 výbojů)

9 Vlastnosti bleskového kanálu proud - desítky ka tlak - 10 atm náběh proudu - jednotky mikrosekund doběh proudu - desítky mikrosekund průměr kanálu jednotky cm Return stroke temperature Return stroke electron density

10 TLE -Transient luminous events - výboje v horní atmosféře - červení skřítci - elfové - modré výtrysky - obří výtrysky - haló

11 Transient luminous events výboje v horní atmosféře existenci krátkých záblesků na rozsáhlými bouřkovými oblastmi předpověděl už v roce 1920 skotský fyzik C. T. R. Wilson červené či modré záblesky byly pozorovány piloty letadel, ale nikdo jim nepřikládal většího významu poprvé byly náhodně zaznamenány v roce 1988 při testování aurorální kamery v minnesotské prérii byly zaznamenány rovněž astronauty na ISS na podzimním kongresu AGU v roce 1990 byla existence výbojů v horní atmosféře poprvé presentována od devadesátých let začíná intenzivní výzkum těchto jevů

12 Skřítkové neboli přízraky (sprites) mohutné sloupce červeného nebo modrého světla začínají ve výšce přibližně 50 km obvykle mají výšku kolem 30 km trvají několik milisekund nejmenší skřítci s jednoduchou strukturou - C (column) sprite větší vypadající jako mrkev s natí - carrot sprite obrovské medůzovité přízraky začínající ve výšce km a dosahující až do výšky 90 km jellyfish sprite červeně září atomární kyslík (630nm) nebo vodík (656nm), modře září molekulární dusík (423 a 427nm) sprity se vyskytují současně s CG+ výbojem, ojediněle byly pozorovány i sprity nad CG- výbojem

13 Vývoj spritu typu carrot natočeno vysokorychlostní kamerou v roce 2006 v Arizoně

14 Sprity různých typů halo

15 Elfové elves (emissions of light and very low frequency perturbations from electromagnetically pulsed sources) jsou způsobeny velmi silným elektromagnetickým pulsem spojeným s některými bleskovými výboji byly poprvé pozorovány v roce 1990 z paluby raketoplánu jako krátkodobé zvýšení jasu světelného záření atmosféry (airglow) mají tvar prstence se středem nad bleskovým kanálem mrak-země vyskytují se v úzkém rozmezí výšek km, prstenec se rychle rozšiřuje až do vzdálenosti stovek km celý jev trvá jen jednotky mikrosekund je pouhým okem obtížně pozorovatelný

16 Elfové elves

letadla NASA nad Aljaškou v roce 1994 pravděpodobně nejsou svázány s výbojem mrak - země

17 Modré výtrysky blue jets objevují se v horní vrstvě bouřkového mraku ve výškách kolem 15 kilometrů a míří do výšky 45 až 50 kilometrů poprvé zaznamenány při průletu průzkumného letadla NASA nad Aljaškou v roce 1994 pravděpodobně nejsou svázány s výbojem mrak - země jsou často spojeny s intenzivními bouřkami, tornády a kroupami jsou viditelné pouhým okem ze Země

ve srovnání s ostatními TLE vycházejí ze záporně nabitého vršku mraku jsou doprovázeny

18 Obří výtrysky gigantic jets (1) objevují se v horní vrstvě bouřkového mraku a míří do výšky 70 až 90 kilometrů pravděpodobně nejsou svázány s výbojem mrak - země jsou vzácně pozorované ve srovnání s ostatními TLE vycházejí ze záporně nabitého vršku mraku jsou doprovázeny značnou svítivostí mraku Obří výtrysky zaznamenané v roce minut před bouřkou na ostrově Reunion

19 Obří výtrysky gigantic jets (2) trailing jet fully developed jet leading jet Doba trvání GJ ms Doba svitu mraku před GJ ms Doba svitu mraku po GJ. až 600 ms trailing jet

stovky mikrosekund až několik milisekund a míří od Země směrem do vesmíru po gama záblesku následuje zpravidla běžný

20 Gama záblesky pocházející ze Země (TGF Terrestrial Gamma - ray Flashes) objeveny v roce 1994 rentgenovou družicí COMPTON pocházejí z oblastí s intenzivní bouřkovou činností energie gama záblesků může být i přes 10 MeV záblesk trvá obvykle stovky mikrosekund až několik milisekund a míří od Země směrem do vesmíru po gama záblesku následuje zpravidla běžný blesk směrem k Zemi jeho vznik pravděpodobně souvisí se silným elektrickým polem, které je v mraku před klasickým bleskovým výbojem

až gama záření) detektory jsou vyrobené ze superčistých krystalů germania (10-12 ), ochlazené na supernízkou teplotu (~75 K) a

21 Gama záblesky pocházející ze Země k intenzivnímu výzkumu TGF přispěla také družice RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager první mise pojmenovaná po fyzikovi NASA) měřené energetické spektrum 3 kev až 20 MeV (měkké Roentgenovo až gama záření) detektory jsou vyrobené ze superčistých krystalů germania (10-12 ), ochlazené na supernízkou teplotu (~75 K) a je na ně přivedeno vysoké napětí (až 4000 V) převádějí Roentgenovo a gama záření na elektrické proudové pulzy start 2002, výška 600km

22 Mapa gama záblesků (TGF) - RHESSI 498 záznamů za 37 měsíců

nízkofrekvenčních vln, radiových vln, v oblasti infračerveného, optického, ultrafialového, rentgenového a

23 Družice TARANIS (Tool for the Analysis of RAdiation from lighning and Sprites) hlavním úkolem bude studium atmosférických výbojů mezi troposférou a ionosférou a pozemních gama záblesků současného měření v oblasti nízkofrekvenčních vln, radiových vln, v oblasti infračerveného, optického, ultrafialového, rentgenového a gama záření a měření energetických elektronů Keltský bůh hromu nízká polární dráha - 700km start plánován na 2015

24 Družice TARANIS payload (1)

25 Družice TARANIS payload (2) MCP - sada 2 kamer a 3 photometrů, 30 obrázků / s, 512x512 pixelů, měření jasu s různým rozlišením v řadě spektrálních pásem XGRE - sada 3 roentgenovských a gama detektorů, měření vysokoenergetických fotonů od 20 kev do 10 MeV a relativistických elektronů od 1 MeV do 10 MeV IDEE - sada 2 elektronových detektorů, měření spekter vysokoenergetických elektronů od 70 KeV do 4 MeV IME-BF, LF - měření elektrického pole od 0 do 1 MHz IME-HF - měření elektrického pole od 5 khz do 36 MHz IMM - tříosý magnetometr typu search coil, měření 3 složek magnetického pole od několika Hz do 20 khz a jedné složky od 10 khz až do 1 MHz

26 Družice TARANIS payload (3)

27 IME-HF (Instrument de Mesure du champ Electrique Haute Fréquence) širokopásmové měření elektromagnetických vln o kmitočtech od několika khz až do 37 MHz výzkum elektromagnetických signálů, které jsou buzené elektrickými výboji mezi troposférou a ionosférou určení výšky bleskového výboje nad povrchem Země a detekce mezimrakových výbojů na základě zpoždění tzv. páru transionosférických pulsů výzkum elektromagnetických signálů spojených s vysypáváním částic do atmosféry nebo s jejich urychlováním na relativistické energie globální mapování přírodních a umělých vysokofrekvenčních vln

28 IME-HF (2) blokové schema Ampl 1 Ampl 2 Ampl 12

29 IME-HF (3) datová struktura Survey data: pravidelné úseky vlnové formy (17ms každých 0.8s); průměrované výstupy řady pásmových propustí (bez mezer, rozlišení 7.4ms); automaticky vybírané nejhezčí neboli nejkrásnější úseky vlnové formy (300ms každých 15s) Event data: až 416 ms vlnové formy vzorkované na 80-MHz, záznam spuštěn interně detekčním algoritmem nebo externě jiným přístrojem (např. optickým nebo radiačním detektorem), lze vybrat i záznam předcházející detekované události Softwarové radio

30 IME-HF (4) detekční algoritmus spouštěcí algoritmus je velmi flexibilní pokud se objeví v paralelních kanálech signály, které po zpracování detekčním algoritmem překročí nastavitelnou prahovou úroveň, je spuštěn záznam originální vlnové formy vstupního signálu do datové paměti prahová úroveň se počítá jako suma vážených rozdílů mezi maximální a střední RMS hodnotou ve 12 pásmových propustech počet vzorků, ze kterých se vybírá maximum, interval pro výpočet střední hodnoty a váha jednotlivých kanálů jsou nastavitelné

31 Pozemní měření léto 2011 (1) Subsequent CG- return strokes First CG- return stroke

32 Pozemní měření léto 2011 (2) IC výboje CG- výboje CG+ výboj

33 Doplňkové pozemní měření léto 2011 Záznam infrazvuku generovaného blesky IC- výboj CG+ výboj

rozpadá výbuchem, 40% pomalu se syčením, 10% se rozpadá na menší části barva většinou bílá nebo žlutá, ale i oranžová, červená nebo modrá vzhledem k době

34 Na závěr fyzikální záhada: kulový blesk Děkuji za pozornost. nepodařilo se jej vytvořit v laboratoři statistika z 1000 svědectví : střední průměr 20cm, doba životnosti 10-20s rychlost pohybu 0,1 10 m/s 50% se rozpadá výbuchem, 40% pomalu se syčením, 10% se rozpadá na menší části barva většinou bílá nebo žlutá, ale i oranžová, červená nebo modrá vzhledem k době životnosti kulového blesku se nemůže jednat o ideální plazma nebo o excitované stavy kyslíku Jedna z teorií kulový blesk je aerosolový útvar složený z tenkých vláken s poloměrem 10 µm, který se tvoří v silném elektrickém poli z kysličníků kovů a ozónu O 3

Podobné dokumenty

Plazma v okolí Země. Ondřej Santolík

Plazma v okolí Země. Ondřej Santolík Plazma v okolí Země Ondřej Santolík Vlny vyzařované bleskovými výboji vlnovod ionosféra - Země ionosféra Pozemní měření blízkých blesků LSBB Rustrel, Jižní Francie Ephippiger provincialis Pozemní měření