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번개 폭풍은 경외감을 불러일으키고 인간에게 다른 많은 영향을 미치는 자연의 힘입니다. 뇌우에서 우리가 보는 대부분의 번개는 흰색이지만 때때로 파란색, 노란색 또는 보라색 번개가 번쩍이는 것을 보는 것은 드문 일이 아닙니다. 그러나 때때로 거꾸로 된 해파리와 유사한 뇌운의 꼭대기에서 나오는 붉은 에너지 섬광의 형태가 있습니다. 빨간색 스프라이트로 알려진 이러한 섬광은 대부분의 사람들이 결코 볼 수 없는 것입니다. 빨간색 스프라이트는 아직 연구 중인 프로세스에 의해 발생하며 우리가 이제 막 이해하기 시작한 광범위한 영향을 미칩니다.
레드 스프라이트는 일시적 발광 현상(TLE)으로 알려진 현상 계열 중 하나입니다. 뇌우가 발생하는 동안 번개는 전기 에너지가 구름 내에서, 그리고 구름과 지면 사이에서 반사될 때 발생합니다. 뇌우 내의 활동은 표면 위 4~12마일 사이에 도달하는 대류권이라고 불리는 대기의 좁은 부분에서 발생합니다. 그러나 빨간색 스프라이트 중 일부는 폭이 30마일에 달하며 지상에서 50마일 이상까지 도달할 수 있습니다. 빨간색 스프라이트는 강한 양전하를 띤 번개가 땅에 부딪히고 전하가 구름 전체에서 수직으로 이동할 때 발생합니다.
전설에서 과학적 사실로
수년 동안 레드 스프라이트와 기타 TLE의 존재는 단지 전설에 불과했습니다. 조종사들은 이를 목격했다고 보고했지만, 그 존재에 대한 실질적인 증거를 수집한 사람은 아무도 없었습니다. 이는 부분적으로 뇌운 상단에 빨간색 스프라이트가 발생하여 지상에서 보기 어렵기 때문입니다. 빨간색 스프라이트도 매우 빠르게 발생하여 몇 밀리초 동안만 지속됩니다. 처음으로 확인된 빨간색 스프라이트의 목격은 1989년 미네소타 대학의 연구원들이 저조도 텔레비전 카메라를 테스트하는 동안 하나를 포착했을 때였습니다.
그 이후로 연구자들은 TLE를 연구하기 위해 고고도 항공기와 우주선의 관측을 사용해 왔습니다. 2018년부터 ASIM(Atmosphere-Space Interactions Monitor)으로 알려진 국제 우주 정거장(ISS)의 유럽 우주국 과학 장비는 지상 기반 하드웨어로 감지하기에는 너무 빠르고 작은 빨간색 스프라이트 및 기타 TLE를 기록해 왔습니다. Light-1로 알려진 일본 항공우주 탐사국이 개발한 또 다른 장비는 ISS에서 발사된 CubeSat라는 소형 위성을 타고 비행합니다. Light-1은 뇌운 꼭대기에서 발생하는 고에너지 감마선 섬광을 감지합니다.
빨간색 스프라이트의 광범위한 효과
과학자들은 레드 스프라이트와 기타 TLE가 대기에 미치는 영향과 뇌우의 내부 작용에 대해 우리에게 무엇을 알려줄 수 있는지 알아내기 위해 연구하고 있습니다. 뇌우 중 TLE가 발생할 가능성이 가장 높은 곳을 분석하면 TLE가 흔히 발생하는 노선을 비행하는 항공사에 대한 안전 계획이 향상될 수 있습니다. 또한 이러한 에너지 방전은 상층 대기에서 흡수, 반사 및 복사되는 에너지의 양에 영향을 미치는 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 이 정보를 기후 모델에 연결하면 미래 온난화에 대한 예측을 향상시킬 수 있습니다.
TLE는 또한 전리층(전리층)으로 전하를 방출합니다. 전리층은 표면 위 50~400마일 범위의 대기층으로, 전하 입자로 채워져 있습니다. 전리층은 GPS 위성의 신호를 포함하여 장거리 무선 전송에 중요합니다. 전파의 일부 주파수는 전리층을 통과하는 반면 다른 주파수는 이 층에서 반사되어 먼 위치에 도달합니다. 따라서 전리층으로 전달되는 TLE의 에너지는 통신을 방해할 수 있습니다.
ISS와 ASIM은 2030년에 기지가 해체될 때까지 데이터를 계속 수집할 것으로 예상됩니다. 한편, 연구원들은 TLE에서 더 많은 데이터를 수집하기 위해 더 민감하고 더 빠른 이벤트를 감지할 수 있는 새롭고 향상된 장비를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 수십 년 동안 레드 스프라이트는 소문에서 확인된 과학적 사실로 바뀌었습니다. 앞으로 10년 동안은 그토록 이해하기 어려웠던 신비한 섬광에 대해 더 많은 통찰력을 얻을 수 있을 것입니다.
