魏冬
日前，英国新科学家杂志报道：为期3年的空间勘测项目现已详细定位，并揭示了“怪异闪电”、“精灵闪光”、晕轮和闪光喷射的形成原因。研究人员认为，这些短暂的闪电现象都被称为“短暂瞬时发光事件”，通常出现于雷暴天气时的大气层顶端。那么，奇特闪电到底是怎么形成的？它和一般的高空闪电有什么不一样？是不是高空闪电的精灵之作？
研究人员称，“红色精灵”是近年来所发现数种由闪电所引发的中高空发光现象之一，是一种伴随着雷雨所产生的高空大气放电现象，通常发生在雷雨云云层顶离地面约30到90公里的高空。红色精灵上半部是红色，底部则渐渐转变为蓝色，宽度约在5到10公里内，可持续约10到100毫秒，如同闪电般转瞬即逝。由于这些发光体的颜色是红色，且在空中出现的时间不到三十分之一秒，犹如鬼魅一般难以捉摸，所以科学家称它们为“红色精灵”。
从1886年最早发现红色精灵到以后的100年间没有任何的文字图像资料证明这种壮观的大气闪光现象形成的原因，直到1989年7月，时任明尼苏达综合大学的物理学教授JohnR.才记录了红色精灵的影像，从此揭开了蒙在红色精灵脸上100多年的神秘面纱。
由于红色精灵发生在雷雨云的上空，观测时都会选择在200至800公里以外的雷雨云作为观测对象，而且为了避免大气的干扰，观测地点均设置在高山上，且天气必需非常晴朗，如此即可远观云层顶上的大气放电现象，观测的困难度相当高。
-疑问
奇特闪电是雷雨引发，还是星际灰尘或重力波所致？
雷雨激发的高空闪电是自然界的奇观之一，它们最高可达50英里的上空，历时仅几毫秒，对它们进行研究非常困难，第一个看到它们的飞行员曾被从未看到过它们的科学家称为疯子，而真正证实它们存在的证据是于1989年才由一艘航天飞机发现的，科学家们称之为“精灵”。最近，美国科学家发现了它们形成的证据。
多年以来，科学家们甚至都不知道精灵们是什么，当然也不知道它们是怎么形成的，研究人员对此意见很不统一，有人认为这种现象是由强烈的雷雨天气引发的，还有人坚持另外一种特殊的理论，认为高空大气层中的星际灰尘或重力波是精灵出现的原因。最近几年，大多数人开始相信闪电是造成精灵的根本所在。
奇特闪电的缔造者是正电荷，还是负电荷？
现在，美国科学家们彻底揭开了这个谜团。一个由德克大学和FMAResearch,Inc.公司联合组成的研究小组找到了精灵在强烈闪电过程中形成的证据，他们从2000年夏季开始搜集美国各地的雷暴资料，发现高空强烈闪电电荷在精灵的出现过程中扮演着重要的角色。负责人科默尔说：“要想形成精灵，肯定需要在雷暴之上出现一个强烈的电场。”
由美国航空航天局计算机模拟的风暴动画显示较弱的闪电是不会形成精灵的，灰尘或重力波等大气因素并没有起到什么作用。科默尔指出：“绝大多数精灵都是在美国中西部地区观察到的，精灵的出现需要强雷电的帮助，而在某些地区是经常发生强雷电的。”此外，上述研究小组再次提出了此前的一种理论，曾经有科学家认为只有正电荷才能产生精灵，而美国中西部地区的负电荷闪电一般都不强烈，科尔说：“在热带地区，气候与美国大不相同，负电荷闪电也会达到很高的强度，这些气象学上的具体差异目前还不为科学家们所理解。”
精灵还有一种兄弟，名为“淘气精灵”，它们是多个闪电的组合，可以照亮半径100公里内的夜空。不管是精灵还是淘气精灵，它们都会产生强烈的电场和电磁脉冲，与地球的电离层和磁力圈发生互动。
-谜底
奇特闪电需要强雷电的帮助
一般闪电是源自带着负电荷的云层底部，并向下落至地表。偶尔，闪电是源自云层顶端积蓄的大量正电荷，因此闪电发生后，电离层和云层顶有着很强大的电场，因此吸引着电子向上移动。在移动的过程中会和气体分子碰撞，如果产生的电场够强而且周围的空气够稀薄，在和空气分子撞击之前，电子可以获得相当高的能量，当电子撞击空气分子，会把它们撞到激发状态，让分子发出辉光，产生精灵这种高空短暂发光现象。理论上，这种现象发生于40至90公里的高空中。最亮的精灵，人类的肉眼就可以看见。
研究人员称，地球大气层中最美丽的景象应当是怪异闪电，它是具有油炸圈饼状的闪电爆，所出现的位置比精灵闪光更高，而且更加短暂，它出现于90公里高的电离层，持续时间不超过1毫秒。
精灵闪光和大气层顶端闪电成像仪(ISU鄄AL)是福尔摩沙2号卫星的专用勘测仪器，在过去3年里共探测到5434次怪异闪电和633次精灵闪光。晕轮、发光圆盘经常直接出现于精灵闪光之前，其发生次数非常接近于精灵闪光。与之对比，蓝色闪光喷射比精灵闪光更大，呈现出明显的喇叭形状，它非常罕见。在过去3年里成像仪仅探测到13次。
怪异闪电完全是一种大气层电子现象
台湾成功大学的尔弗雷德·陈指出，对于成功地勘测到令人意想不到的大量全球怪异闪电现象次数感到非常兴奋！不同于精灵闪光，怪异闪电主要聚集于陆地环境，而精灵闪光主要出现于海洋。
怪异闪电更喜欢潮湿和温暖环境，经常出现于海平面温度超过26摄氏度的区域。他说，“温暖的海洋表面可提供需要驱动带有高电流强烈海洋闪电的热量来源，它可以在电离层形成怪异闪电。”然而，精灵闪光被认为是需要更高电荷的闪光，这意味着它们出现时仅仅伴随着最强大的闪光现象，由于多数闪光出现于陆地，因此精灵闪光簇也出现于陆地环境中。
美国加利福尼亚州斯坦福大学闪电研究专家乌姆兰·艾楠称，显著吸引人们注意的是怪异闪电是一种重要的低电离层全球效应，它完全是一种大气层电子现象。他指出，通过模型模拟显示怪异闪电热点可使电离层电子密度上升5%%。该现象可能干涉影响地面和空间通讯，如飞机导航通讯等。
-延伸
中国科学家首次人工触发闪电获得成功
据中国科学院网站消息，中国科学家近日在山东滨州地区实现了在强雷暴中人工触发闪电，据悉，这是中国科学家在强雷暴中首次人工触发闪电获得成功。
中科院寒区旱区环境与工程研究所科研人员于近日在山东滨州地区进行人工触发闪电实验和多站高精度GPS时钟同步的雷暴及闪电多参量综合观测时，首次在国内获得了空中触发闪电的电流资料，较接近地模拟了自然闪电下行先导过程，获得了精确的闪电的电流和光、电、磁的同步观测数据，以及雷暴中云地闪高分辨率三维时空演变过程的图像，为雷电机理研究、雷暴监测预警及雷电防护技术提供了重要依据。
据中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员张广庶介绍，在此次实验中，科研人员对6月29日雷暴过程成功地进行了负极性的人工触发闪电，实验中共发射人工引雷火箭5发，达到100%%的成功率，其中有3次经典引雷方式，两次空中引雷方式。该次实验中引进国际先进雷电流测量系统以及新型彩色高速摄像系统(15万幅/秒)，采用了寒旱所技术人员自行研制的多站大气平均电场仪、宽带闪电快慢电场变化仪、基于高精度GPS时钟同步的闪电VHF辐射源三维定位系统、闪电VHF窄带干涉仪系统以及闪电磁场测量系统等。所获试验结果、观测数据及相关图像为持续深入研究中国华北平原夏季频繁发生的强雷暴活动规律及闪电特征提供了重要研究资料。
美法科学家利用激光制造人工闪电
据报道，法国和美国的科学家在高度为3200米的山峰上进行了一次模拟试验，利用高能激光装置向经过这里的雷暴发射激光脉冲，首次成功地在自然界中制造出人工闪电。
法国里昂大学的杰姆-卡斯帕里安是此次研究的负责人，他介绍，研究人员们在位于美国新墨西哥州高10500英尺(约3200米)的南伯帝峰顶端放置了一个移动激光器，并向两个经过的雷暴发射激光脉冲，结果在云中产生了雷电活动。杰姆-卡斯帕里安说，“在此次新墨西哥实验中，我们并没有真正产生从空中延伸到地面的全面雷击，不过果真创造出了云中电流的小型局部放电。这项工作展示了人工闪电中先期的闪光。这是使用激光束引发雷击中最重要的第一步，我们首次在雷雨云中发出了闪电先兆。”
激光脉冲形成了空中大量的等离子丝极，或者分子的电离通道，从而扮演了类似延伸到雷雨云中导线的角色。卡斯帕里安研究小组使用的激光在等离子通道附近产生了小型局部放电，但是这种放电还不够强大，因此无法形成将闪电一路引导至地面的长命的丝极。
研究小组目前计划增加激光脉冲的能量，以产生更多的闪电。传说为了了解闪电的原理，在暴风天里，研究人员利用风筝将钥匙升到天上去吸引雷击，他们还运用掌握的知识发明了避雷针，从而保护了建筑物不被雷击。
-链接
国际上已经有超过20个组织和团体在世界不同的地方研究红色精灵这一现象。
目前，在我国台湾地区也有一支由成功大学物理系和其他学术团体组成的红色精灵研究团队，在高空大气闪电的研究方面也有很大的成就。
2001年5月1日，在我国的福建靠近广东的方向，由台湾成功大学物理系副教授苏宗汗及软件工程师章展诰在台湾阿里山气象观测站用高感度的黑白CCD摄影机拍摄到10多个红色精灵的影像，这也是我国目前唯一成功拍摄到的红色精灵的影像。
紧接着在亚洲大陆上空的红色精灵，随后又观测到海洋上空的红色精灵事件，并发现大陆型的红色精灵大都成群出现，而海洋型红色精灵则以单根出现的几率较高，让高空闪电研究学界首次注意海洋和大陆上空的高空闪电特性有所不同，并将高空闪电的研究重心转移到海洋型高空闪电。
此外2002年7月22日，在台湾鹅銮鼻观测时发现了6例巨大的蓝色喷流。
