Úvodní strana  >  Články  >  Úkazy  >  Pozorování nadoblačných blesků typu Tygří Elfové (Tiger Elves) z observatoře Nýdek

Pozorování nadoblačných blesků typu Tygří Elfové (Tiger Elves) z observatoře Nýdek

Výrazný elf a drobní rudí skřítkové (red sprites) z bouře nad jihem Čech (2 dubna 2017)
Autor: Martin Popek

Podobně jako noční svítící oblaka jsou často doménou pozorování astronomů, také u nadoblačných blesků jsme si již zvykli, že jsou k vidění pomocí citlivých kamer vhodných i třeba na sledování meteorů. Proto dnes děláme výjimku v čistě astronomickém zpravodajství a v článku Martina Popka se podíváme na vzácný úkaz ve vysoké atmosféře – tygří elfy. Tato zvláštní odrůda nadoblačných blesků typu ELVES byla objevena až v roce 2013. Jak už název napovídá, úkaz na první pohled vypadá jako obloha zasažená tygřími drápy. Vodorovné čáry jsou vlastně hustotní vlny v atmosféře. Tzv. atmosférické gravitační vlny jsou viditelné buď díky světelnému záření atmosféry (airglow), nebo jako v případě tygřích elfů díky silnému blesku provázenému obřím světelným kruhem – elfem. 

V prvních letech po objevu tygřích elfů jsem tomuto úkazu moc nevěnoval pozornost. Ono, co si budeme povídat, už zachytit nadoblačný blesk typu elf není až tak běžná záležitost! A tak zachycení tygřích elfů bylo pro mě velkou výzvou. První tygří elfy se mi povedlo pozorovat v sezoně 2017, která byla velmi bohatá na nadoblačné blesky. Od té doby jsem tygří elfy zachytil téměř v každé pozorovací sezoně, a tak se staly vzácným pohledem na struktury v horní části mezosféry.

Co je elf a jeho odrůda tygří elf?

Elves (což je anglická zkratka Emissions of light and very low frequency perturbations from electromagnetic pulse sources) patří do skupiny elektrických výbojů v horních vrstvách atmosféry, kterým se říká přechodné světelné úkazy a jsou souhrnně známé pod anglickou zkratkou TLE (Transient Luminiouns Events). Existence přechodných světelných úkazů byla teoreticky předpovězena ve dvacátých letech minulého století skotským fyzikem C. T. R. Wilsonem dávno předtím, než byly poprvé pozorovány. Poprvé byl nadoblačný blesk typu elf zachycen v roce 1994 z paluby raketoplánu jako krátkodobé zvýšení jasu v horních vrstvách atmosféry.

Bez nadsázky lze elfy zařadit mezi největší úkazy v atmosféře. Jejich velikost může dosáhnout 300–500 km. Vypadají jako obří světelný donut, s velmi krátkou dobou trvání: jen kolem jedné tisíciny sekundy. Objevují se těsně pod spodní hranici ionosféry, která se v noci nachází ve výšce kolem 90 km nad zemským povrchem. Celkově se může horní a dolní výška světelného kruhu elfa pohybovat od 105 do 75 km nad zemským povrchem.

Elfové se na spodní hranicí ionosféry objeví jako světelný disk rychle se rozšiřující do vzdálenosti několika stovek kilometrů, přičemž tloušťka tohoto disku se pohybuje kolem 10–20 km. Elfové se často objevují současně se známějším druhem nadoblačných blesků, tzv. rudými skřítky, nicméně jejich vznik je odlišný.

Zdrojem elfů jsou elektromagnetické pulsy pocházející od blesků s velkým špičkovým proudem, a tudíž i silným elektromagnetickým polem, které je výbojem vyzářené. Elektromagnetický puls pocházející od bleskového výboje ohřeje elektrony ve spodní části ionosféry (okolo 90 km) a způsobí další ionizaci. Dojde tak ke zvýšení koncentrace volných elektronů ve spodní části ionosféry až o jeden řád v místě nad bleskem. Červená barva vyzářeného světla je dána vlnovou délkou, na které vyzařují excitované molekuly dusíku N2 (673,0 nm). Emise světla se pak rozšiřuje až do tvaru obřího disku, který je někdy pozorovatelný i na zemi. Samotnou podobu elfů určuje jak pohyb zdrojového blesku v troposféře, tak i samotné podmínky v mezosféře. Pokud je směr pohybu zdrojového blesku svislý, vytváří se kolem středu elfů typická tmavá oblast. V ostatních případech má elf tvar disku bez této středové oblasti. V případě gravitačních vln v mezosféře je tvar elfů deformován do mnohdy bizardních tvarů, mezi kterými můžeme počítat i světelný disk elfa jakoby zasažený tygřími drápy.

Koncem jara roku 2013 se Jia Yue, profesor katedry atmosférických a planetárních věd v Hampton University, a jeho spolupracovník, Walter Lyons, vydali pozorovat elfy. Pokoušeli se zachytit elfy na pozorovací stanici Yucca Ridge v městě Fort Collins (Colorado). Z tohoto místa, položeného asi kilometr nad hladinou moře, mohli vidět stovky mil daleko nad Velké pláně (Great Plains). 12. června, když jejich kamery mířily na město Rapid City v Jižní Dakotě, zachytili záběry elfů s neobvyklým rysem: měly výrazné pruhy! Ulovili tak vzácnou odrůdu elfů – tzv. tygří elf!

Objev proužkovaného elfa nepřišel jako úplné překvapení. Harvey Rowland a jeho kolegové z Naval Research Laboratory předpověděli jejich existenci před téměř dvěma desítkami let! V té době bylo známo, že se v atmosféře někdy vytváří gravitační vlny, kde se střídají prstence o různé hustotě atmosféry, co pak vypadají na obloze jako vlnky na rybníku. Vzhledem k tomu, že světlo elfů je výsledkem srážek elektronů s molekulami dusíku, Rowland a jeho tým usoudili, že když elfové zkříží cestu gravitační vlně, měli by zářit nejjasněji v kruzích, kde je vzduch nejhustší – tam, kde je většina molekul dusíku.

Zaznamenat pruhovaného elfa a určit původ jeho pruhů se však snadněji řekne, než udělá. Protože elfové trvají jen zlomek milisekundy, nelze je spatřit lidským okem ani zaznamenat konvenčními kamerami. Vysokorychlostní kamery dostatečně rychlé na to, aby zahlédly tato nepolapitelná stvoření, obvykle neposkytují snímky s vysokým rozlišením, jaké jsou potřeba k odhalení přítomnosti gravitační vlny. Řešením Yue a Lyonse bylo nafilmovat událost současně dvěma kamerami – vysokorychlostní kamerou Phantom, která zahlédla elfa, a upravenou digitální zrcadlovkou (DSLR) Canon, která zobrazovala gravitační vlny viditelné v světelné stopě elfa.

Na obrázku ze zrcadlovky (DSLR) výše můžete jen rozeznat vlnění gravitačních vln v horní části snímku. Porovnáním tohoto obrázku a dalších podobných obrázků s vysokorychlostním videem elfů byli vědci schopni potvrdit, že pruhy elfů byly způsobeny gravitačními vlnami, které se pohybovaly směrem ven z bouře nad západní Nebraskou. Autor: Walter Lyons
Na obrázku ze zrcadlovky (DSLR) výše můžete jen rozeznat vlnění gravitačních vln v horní části snímku. Porovnáním tohoto obrázku a dalších podobných obrázků s vysokorychlostním videem elfů byli vědci schopni potvrdit, že pruhy elfů byly způsobeny gravitačními vlnami, které se pohybovaly směrem ven z bouře nad západní Nebraskou.
Autor: Walter Lyons

Zde odkaz na video s tygřím elfem z rychloběžné kamery Phantom (6000 snímků za sekundu!) ze dne 12. června 2013.

Optická detekce TLE a data z měření

Místo pozorování TLE (oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR) se nachází v obci Nýdek (49,7° N, 18,8° W) ve vzdálenosti 706–413 km od zdrojových bouřek, které vytvořily tygří elfy zařazené do této publikace. Video z analogových kamer Watec 910HX bylo zaznamenáno v rozlišení 720 × 576 pixelů. Video z této kamery má standardních 25 snímků za sekundu s efektivním časovým rozlišením 40 ms. Ohniskové vzdálenosti objektivů v kamerách typu Computar a Tevidon jsou 12 a 25 mm s efektivním horizontálním zorným polem 37° a 12°. Kamery jsou vybaveny GPS video vkladači času TIM-10, které poskytují informace o čase začátku a konce expozice pro každý snímek videa z přesnosti času 0,1ms. Pro převod signálu z analogových kamer do digitálního tvaru pozorovací systém používá převodník Dazzle DVC 100. Softwarový balík pro detekci a analýzu událostí UFOCapture V2 (http://sonotaco.com/) se používá k záznamu přechodných optických jevů a ke zpracování jejich záznamů (UFOAnalyzer).

Kamera Watec 910HX s objektivem Computar 4,5-12,5/1,2 a GPS video vkladač času TIM-10 Autor: Martin Popek
Kamera Watec 910HX s objektivem Computar 4,5-12,5/1,2 a GPS video vkladač času TIM-10
Autor: Martin Popek

Blesková detekční síť GLD 360 použitá pro hledání zdrojových blesků

Detekční síť firmy Vaisala GLD 360 (Global Lightning Databaset) je globální síť, která každý rok zaznamená více než dvě miliardy blesků vyskytujících se kdekoli na Zemi. Detekuje jak vnitrooblakové blesky (IC – intracloud), tak blesky mezi oblakem a zemí (CG – cloud-to-ground). Systém umí i správně rozlišit kladné a záporné typy bleskových výbojů. Jak může Vaisala detekovat blesky po celém světě? Má rozmístěné své senzory v 45 státech světa.

Lokalizace troposférických blesku v síti Global Lightning Dataset GLD360 Autor: Vaisala
Lokalizace troposférických blesku v síti Global Lightning Dataset GLD360
Autor: Vaisala

V řadě zemí má umístěné nové kombinované sensory, které měří vlny vyzářené bleskovými výboji jak na nízkých frekvencích (VLF/LF), tak na velmi vysokých frekvencích (VHF). Signály VHF jsou vhodné pro detekci vnitrooblakových blesků a signály VLF/LF jsou nejvhodnější pro detekci blesků oblak-země, neboť vlnová délka elektromagnetického signálu vyzářeného bleskovým výbojem je závislá na délce bleskového kanálu. Blesky typu oblak-země mají bleskové kanály dlouhé několik kilometrů, tedy nejsilněji září v oblasti velmi nízkých frekvencí. Vnitrooblakové kanály jsou obvykle výrazně kratší a září na vyšších frekvencích. Ukázalo se, že díky kombinaci těchto dvou technologii se daří určit správně typ blesků ve více než 90 procentech případů, kdy se zjišťovalo, zda se blesk vyskytl uvnitř bouřkového oblaku či nikoliv.

Pro lokalizaci blesků je potřeba, aby jeho elektromagnetický signál zachytily alespoň tři antény detekční sítě. Senzory zachycují signály od blesků v okruhu několik set až tisíce kilometrů, ovšem signály od silných blesků se ve VLF frekvencích mohou šířit až 10 000 km! Síť pracuje na principu metody TOA (time of arrival). Vzhledem k tomu, že se signály od blesků šíří konečnou rychlostí blízkou rychlosti světla, tak se ke každé stanici došíří za trošku rozdílnou dobu. A z rozdílu těchto časů se dá vypočítat poloha blesku, který daný signál vyzářil. Účinnost detekce sítě měří, jaké procento blesků je skutečně detekováno. Sítě Vaisala má vynikající účinnost detekce! V popisu svého nejmodernějšího senzoru typu Total Lightning Procesor (série TLP 200) uvádí, že senzor detekuje více než 90 % všech blesků, a to jak těch mezi oblakem a zemí, tak vnitrooblakových blesků.

Detekce kvazistatické změny proudu

Monitory kvazistatických změn vertikálního elektrického pole (BTD-300) byly navrženy, zkonstruovány a provozovány společností Biral, britským výrobcem meteorologických senzorů. Pracují na frekvencích od 1 do 45 Hz. Senzory detekují signál indukovaný na třech kovových elektrodách senzoru, když jsou vystaveny změnám okolního atmosférického elektrického pole vytvářeného bleskovým výbojem. Každá elektroda generuje posuvný proud, tekoucí z povrchu vodiče do země, který odpovídá rychlosti změny místního elektrického pole měřeného pomocí elektrometrického proudového zesilovače. Systém používá vzorkovací frekvenci 100 Hz. Detektor pracuje s pasivními elektrodami o velikosti přibližně 0,1 m2, jejichž geometrie byla zvolena tak, aby na nich nedocházelo k vytváření korónových výbojů v silném elektrickém poli místní bouřky. Detektory byl schopné zaznamenat signály spojené se vzdálenými skřítky a jevy typu halo díky rozsáhlým horizontálním změnám v hustotě elektronů na dně ionosféry vyvolanými skřítky – proto jsme očekávali, že budou detekovat i signály související s tygřími elfy. Kvazistatické změny elektrického pole měří dvě stanice v Anglii, Chilbolton (51,2°N, 1,4°W) a Portishead (51,5°N, 2,8°W) a jedna francouzská stanice, CRA (Centre de Recherches Atmosphériques) v Lannemezan (43,1°N, 0,4°W).

Ukázka detekce kvazistatické změny elektrického pole vyvolané elfem (11. září 2021). Stanice BTD Portishead Autor: Alec Bennett
Ukázka detekce kvazistatické změny elektrického pole vyvolané elfem (11. září 2021). Stanice BTD Portishead
Autor: Alec Bennett

Pozorování tygřích elfů v letech 2017–2021

Od roku 2017 bylo pozorováno 12 případu tygřích elfů. Na první pohled ovšem tyto úkazy často vypadají jako obyčejná troposférická oblačnost. Tak se zde nabízí otázka, jak oddělit zrno od plev?

1. Předně si je třeba uvědomit, že jde o velmi krátkodobý úkaz o životnosti několika mikrosekund, proto zde není šance, že by byl viditelný na více než jednom snímků z videa. Pro jistotu je třeba shlédnout i videa předchozích nebo později zachycených TLE, zda tam není podobný artefakt. Úkazy, které neodpovídaly této podmínce byly vyřazeny z této publikace.

2. Blesk o vysokém špičkovém proudu je nutnou podmínkou vzniku elfů – je známé, že blesky nad 200 kA často vytvářejí vhodné podmínky pro vznik elfů. Průměrná hodnota špičkového proudu elfů pozorovaných nad Evropským kontinentem se pohybuje mezi -200–250 kA. V závislosti na podmínkách to může být i méně s teoretickou hranicí kolem 90 kA! Takové hodnoty špičkového proudu zdrojových blesků nebo jim blízké se můžou objevovat u tygřích elfů o velmi malé jasnosti.  Málo jasné tygří elfové jsou většinou zachycené jen díky doprovodným úkazům jako např. skřítkové.

3. Detekce kvazistatické změny elektrického pole je velmi pádný argument pro existenci elfů. Úkaz ale musí být dostatečně silný, aby vyvolal rozsáhlé horizontální změny v hustotě elektronů ionosféry, a musí se také vyskytnout dostatečně blízko pro zaznamenání této změny ze třech stanic v Anglii a Francii. Přes malý počet zachycených úkazů potvrdila tato metoda, že některé relativně problematické struktury světelného záření atmosféry byly vlastně tygří elfové.

4. Posledním argumentem pro existenci gravitačních vln promítnutých na zachycený elf je pozorování kruhových struktur kolem zdrojové bouře z družic Suomi-NPP a NOAA-20 (obě družice přístroj VIIRS, kanál DNB). Tato možnost byla přes veškeré snahy a omezené přelety nad bouřemi neúspěšná. Dalším problémem při zachycení podobných struktur jsou rozměry samotných bouřkových systémů, v jejichž jasu zanikají jakékoliv slabší struktury v atmosféře.

Tygří elfové nad severní Itálii ze dne 21 června 2017

Ukázkový a první případ pozorování tygřího elfa z observatoře Nýdek byl doprovázené skřítky ve tvaru sloupů tzv. columns. Vzdálenost od místa pozorování byla 706 km. Poměrně drobný mezosynoptický konvektivní systém (MCS – z ang. Mesoscales convectives system) vytvořil celkově 10 TLE (8 skřítků, 1 halo a 1 elf) nad severní Itálii. Špičkový proud zdrojového blesku tygřího elfa byl -245 kA, tedy měl typickou průměrnou hodnotu pro vytvoření úkazu typu elf. Silná kvazistatická změna elektrického pole vyvolaná tímto tygřím elfem byla zaznamenána na stanici BTD Chilbolton!

Tygří elfové nad severní Itálii ze dne 21 června 2017 Autor: Martin Popek
Tygří elfové nad severní Itálii ze dne 21 června 2017
Autor: Martin Popek

Úkaz byl zachycený na dvou kamerách s objektivy 12 a 25 mm a zorným polem 12×7° a 37×23°. Pro analýzu byly použité soubory zachycené kamerou s 25mm objektivem. Jen u ellfa s dírou jsem analyzoval soubory z 12 mm objektivu, a to z důvodu celkového pohledu na velikost úkazu. Na snímcích elfů zachycených 25mm objektivem, jsou díky většímu rozlišení jednotlivé vlny jasnější a snáze rozlišitelné. Poloha obyčejného elfa s typickou dírou je velmi dobře měřitelná díky výrazně ohraničeným vnějším okrajům díry. U tygřích elfů je proměření v programu UFOAnalyzer problematické. A tak zde byla zvolena metoda proměření polohy jednotlivých pásů od levého k pravému okraji fotografie (bod 1. a 2.) vzhledem k průměrné výšce pro elfy (90 km nad zemským povrchem). Výsledná přibližná poloha byla přenesena na snímek z družice Meteosat (produkt airmass) v čase, kdy bouře vytvořila tygřího elfa (bod 1. a 2. na levém okraji pravého obrázku). Na družicovém snímku jsou bleskové výboje ze sítě Blitzortung v 5minutové historii a v červeném kruhu je označena přibližná poloha zdrojového blesku. Poloha zdrojového blesku je vyznačena i pod fotografií tygřího elfa.

Tygří elf nad JZ Německem dne 21 července 2017

Velmi zajímavý případ tygřího elfa, kdy nebyl vidět žádný doprovodný TLE nebo byl již pod obzorem nepozorovatelný. Úkaz vytvořila MCS bouře nad jihozápadem Německa ve vzdálenosti 695 km od místa pozorování. Z této bouře nebyly pozorované další TLE, ale důvodem mohla být velká vzdálenost bouře, kdy byli skřítkové již pod obzorem. Zdrojový blesk měl nadprůměrnou hodnotu špičkového proudu +295 kA. Silná kvazistatická změna elektrického pole vyvolána tímto tygřím elfem byla zachycena na stanicích BTD Portishead a BTD Chilbolton!

Tygří elf nad JZ Německem dne 21 července 2017 Autor: Martin Popek
Tygří elf nad JZ Německem dne 21 července 2017
Autor: Martin Popek

Dva tygří elfové nad JZ Německem dne 1. srpna 2017

Dvojice zajímavých tygřích elfů doplněných TLE typu halo a skřítek z aktivní MCC (Mesoscale convective complex) bouře nad JZ Německem (vzdálenost 520 a 530 km). MCC bouře s gradací aktivity v nočních hodinách vytvořila velké množství TLE. Za 99 minut aktivity vzniklo 58 TLE (46 skřítků, 9 halo, 3 elfy a 1 troll). Zdrojové blesky měly hodnoty špičkových proudů typických až nadprůměrných pro vytvoření elfů (+335 a +260kA). Kvazistatická změna elektrického pole vyvolaná touto dvojicí tygřích elfů nebyla v tomto případě zaznamenána.

Na přiloženém snímku jsou záběry z obou kamer (12 a 25 mm).

Tygří elf nad JZ Německem dne 1. srpna 2017 (19:52 UT)
Tygří elf nad JZ Německem dne 1. srpna 2017 (19:52 UT)

Tygří elf nad JZ Německem dne 1. srpna 2017 (19:59 UT) Autor: Martin Popek
Tygří elf nad JZ Německem dne 1. srpna 2017 (19:59 UT)
Autor: Martin Popek

Dva tygří elfové nad JZ Německem dne 16. srpna 2017

Ukázkový přiklad tygřích elfů, kdy vlastně jde o typický elf s dírou, na kterém je vidět výrazná pásová struktura. Výrazněji je vidět na prvním elfu v čase 01:43 UT. Dvojici elfů ve vzdálenosti 413 a 420 km od stanice v Nýdku vytvořila negativní zdrojové blesky o hodnotách špičkových proudů -440 a -194 kA. Druhý elf s výrazně menší jasností byl doprovázen skřítky. Oba úkazy jsou důsledkem aktivní MCC bouře nad JZ Německem. Bouře vytvořila v ranních hodinách za 2,5h aktivity 18 TLE (13 skřítků, 3 halo a 2 elfy). Na snímku z družice Meteosat (bez bleskových dat ze sítě Blitzortung) je pohled na celkovou velikost elfů. Elfové byly analyzovány z dat kamery s větším polem 37° (12mm objektiv). V složeném obrázku je záznam z 25mm objektivu (12°). Slabší kvazistatická změna elektrického pole touto dvojicí tygřích elfů byla detekována na stanici BTD Chilbolton.

Tygří elf nad JZ Německem dne 16. srpna 2017 v 1:43 UT Autor: Martin Popek
Tygří elf nad JZ Německem dne 16. srpna 2017 v 1:43 UT
Autor: Martin Popek

Tygří elf nad JZ Německem dne 16. srpna 2017 v 1:47 UT Autor: Martin Popek
Tygří elf nad JZ Německem dne 16. srpna 2017 v 1:47 UT
Autor: Martin Popek

Záznam ionosférických poruch vyvolaných elfy (16 srpna 2017) zaznamenaný úzkopásmovým  přijímačem Slovenské organizace pro vesmírné aktivity (SOSA) v Bojnicích- Slovensko (48,8°N, 18,6°E). Na záznamu nízkofrekvenčního signálu vysílače DHO38, který je ve vlastnictví německého námořnictva a slouží ke komunikaci s ponorkami, je vidět vliv přechodných světelných jevů na šíření signálu. Vysílač se nachází v blízkosti obce Rhauderfehn, Německo (53,1°N, 7,6°E). DHO38 vysílá na frekvenci 23,4 kHz s výkonem až 800 kW. Vysílaný signál se šíří z Německa k přijímači na Slovensku vícenásobnými odrazy mezi Zemí a ionosférou. Autor: Rudolf Slošiar
Záznam ionosférických poruch vyvolaných elfy (16 srpna 2017) zaznamenaný úzkopásmovým přijímačem Slovenské organizace pro vesmírné aktivity (SOSA) v Bojnicích- Slovensko (48,8°N, 18,6°E). Na záznamu nízkofrekvenčního signálu vysílače DHO38, který je ve vlastnictví německého námořnictva a slouží ke komunikaci s ponorkami, je vidět vliv přechodných světelných jevů na šíření signálu. Vysílač se nachází v blízkosti obce Rhauderfehn, Německo (53,1°N, 7,6°E). DHO38 vysílá na frekvenci 23,4 kHz s výkonem až 800 kW. Vysílaný signál se šíří z Německa k přijímači na Slovensku vícenásobnými odrazy mezi Zemí a ionosférou.
Autor: Rudolf Slošiar

Tygří elf nad JZ Německem dne 18. srpna 2017

Tento zvláštní tygří elf ve tvaru jedné horní vlny vytvořila velmi aktivní MCC bouře s gradací aktivity v nočních hodinách. Za 5 h vytvořila tato bouře 82 TLE (66 skřítků, 21 halo a 1 elf). Tygří elf doplněný skřítkem s výrazným halem se objevil ve vzdálenosti  548 km od místa pozorování a zdrojový blesk měl podprůměrnou hodnotu špičkového proudu +166 kA. Kvazistatická změna elektrického pole nebyla v tomto případě detekována.

Tygří elf nad JZ Německem dne 18. srpna 2017
Tygří elf nad JZ Německem dne 18. srpna 2017

Tygří elf nad severní Itálii dne 25. července 2019

Pěkný případ tygřího elfa doplněného halem a skřítkem. U skřítků jsou prakticky viditelné jen vlásečnice (tendrils) bez typických těl – tzv. decapites sprites. MCS bouře vytvořila celkově 6 TLE (3 skřítci, 2 hala a 1 elf) za 1 hodinu aktivity. Vzdálenost úkazu od místa pozorování byla 659 km a zdrojový blesk měl průměrnou hodnotu špičkového proudu +206 kA. Kvazistatická změna elektrického pole nebyla ani v tomto případě zachycena.

Tygří elf nad severní Itálii dne 25. července 2019 Autor: Martin Popek
Tygří elf nad severní Itálii dne 25. července 2019
Autor: Martin Popek

Tygří elf nad severní Itálii dne 23. července 2020

Tygří elf se zvláštní strukturou doplněný sloupcovitým skřítkem. Úkaz vytvořila drobná, ale aktivní MCS bouře nad severem Itálie ve vzdálenosti 661 km od místa pozorování. Zdrojový blesk měl nadprůměrnou hodnotu špičkového proudu +332 kA. Během bouře vzniklo za 3 hodiny celkově 21 TLE (15 skřítků, 5 halo a 1 elf). Slabá kvazistatická změna elektrického pole byla v tomto případě zaznamenána na francouzské stanici Lannemezan.

Tygří elf nad severní Itálii dne 23. července 2020 Autor: Martin Popek
Tygří elf nad severní Itálii dne 23. července 2020
Autor: Martin Popek

Tygří elf nad severním Chorvatskem dne 8. prosince 2020

Tento případ tygří elfa doplněný skřítky ve tvaru mrkve je jediný v tomto článku, který vytvořila bouře zimního typu. Úkaz vytvořila bouře nad Jaderským mořem ve vzdálenosti 642 km od místa pozorování. Bouře vytvořila za 3 hodiny aktivity 9 TLE (5 skřítků, 3 halo a 1 elf). Zdrojový blesk měl podprůměrnou hodnotu špičkového proudu jen +133 kA. Kvazistatická změna elektrického pole nebyla v tomto případě zaznamenána.

Tygří elf nad severním Chorvatskem dne 8. prosince 2020 Autor: Martin Popek
Tygří elf nad severním Chorvatskem dne 8. prosince 2020
Autor: Martin Popek

Tygří elf nad JZ Německem dne 11. září 2021

Ukázkový přiklad tygřího elfa, kdy jde vlastně o typický elf s dírou, na kterém jsou vidět světelné pásy. Atypická miniaturní bouře nad jihozápadním Německem s velmi malým počtem blesků vytvořila jen jeden nadoblačný blesk. Jeho vzdálenost byla 472 km od místa pozorování. Zdrojový blesk měl nadprůměrnou hodnotu špičkového proudu potřebného pro vytvoření elfa (+297 kA).

Na snímku z družice Meteosat je pohled na celkovou velikost elfa. Elf byl analyzován z dat kamery, kde bylo použito pro pozorování větší pole 37° (12mm objektiv). V obrázku pod textem je záznam z 25mm objektivu (12°). Silná kvazistatická změna elektrického pole vyvolaná tímto tygřím elfem byla zaznamenána na stanici BTD Portishead.

Tygří elf nad JZ Německem dne 11. září 2021 Autor: Martin Popek
Tygří elf nad JZ Německem dne 11. září 2021
Autor: Martin Popek

Tygří elf nad severním Chorvatskem dne 26. září 2021

Přiklad extrémně slabých proužků na tygřím elfovi doplněný výrazným skřítkem (ve tvaru medúz) a halo. Úkaz nad Jaderským mořem byl vzdálený 673 km od pozorovatele a zdrojový blesk měl podprůměrnou hodnotu špičkového proudu +142 kA. Celkově vytvořila tato MCS bouře 35 TLE (25 skřítků, 8 halo a 1 elf). Kvazistatická změna elektrického pole nebyla v tomto případě detekována.

Tygří elf nad severním Chorvatskem dne 26. září 2021 Autor: Martin Popek
Tygří elf nad severním Chorvatskem dne 26. září 2021
Autor: Martin Popek

Souhrn

Jak je vidět na dvanácti vybraných úkazech, tygří elfové mají velmi různorodé tvary. Od typických elfů s dírou, kdy je vidět pásová struktura na světelném kruhu elfa, až po různorodé pásy na obloze, které na první pohled jen vzdáleně připomínají tento druh TLE. I zdrojové typy bouří, ve kterých se vybraní tygří elfové vyskytli, jsou velmi různorodé. Od klasických SQL (Squall line), větší MCS nebo obří MCC s gradací aktivity v nočních hodinách, až po rozměrově velmi malou letní bouřku s nízkou bleskovou aktivitou a bouřku zimního typu. Vzdálenost jednotlivých úkazů od místa pozorování se pohybovala v rozmezí 706–413 km. Jak se časem ukázalo, jeden z důležitých faktorů pro úspěšné zachycení těchto poměrně vzácných úkazů bylo pozorování pomocí 25mm objektivu Tevidon. Na menším pozorovacím poli s větším dosahem (co se týče jasnosti jednotlivých úkazů) jsou vidět i ty nejmenší podrobnosti, které dovoluje tento typ kamery Watec. Vše je dobře vidět při srovnání stejného úkazu z 12 a 25 mm objektivu. Zorné pole bylo 12×7° a 37×23°.

Porovnání zorného pole a dosahu kamery Watec s objektivy 12 a 25 mm. Zorné pole je 37×23° a 12×7°. Autor: Martin Popek
Porovnání zorného pole a dosahu kamery Watec s objektivy 12 a 25 mm. Zorné pole je 37×23° a 12×7°.
Autor: Martin Popek

Špičkový proud zdrojových blesků se pohyboval od 440 do 133 kA s průměrnou hodnotou 245 kA, což je dokumentovaná horní hranice špičkových proudu zdrojových blesku pro vytvoření elfů nad evropským kontinentem (200–250 kA). Nejmenší hodnota špičkového proudu zdrojového blesku (133 kA) se velmi přiblížila k teoretické hraniční hodnotě tohoto proudu pro tvorbu elfů, jenž se pohybuje kolem 90 kA. Detekce kvazistatické změny elektrického pole vybraných tygřích elfů byla úspěšná v šesti případech s průměrnou hodnotou špičkového proudu zdrojového blesku 300 kA. Ve většině případů šlo o výraznější úkazy s nadprůměrnými hodnotami špičkových proudů zdrojových blesků (245–440 kA), což umožnilo úspěšnější detekci elfů v monitorech BTD-300.

Poděkování

Velké poděkování kolegům za data:

Ivaně Kolmašové z Ústavu fyziky atmosféry za dohledání zdrojových blesku k jednotlivým úkazům a korekce textu.  

Andrea Pizzuti a Alec Bennett z Univerzity v Bath za data z detekce kvazistatické změny elektrického pole k zachyceným tygřím elfům.

Martinu Setvákovi z ČHMU za pokusy o dohledání vln k vybraným úkazům na družicových snímcích.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] The Tiger Elves that live in the sky
[2] https://www.astro.cz/clanky/ukazy/zablesk-elfa-nad-jaderskym-morem.html
[3] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JD032825
[4] https://core.ac.uk/download/pdf/41828896.pdf
[5] https://www.vaisala.com/en/products/systems/lightning/gld360



O autorovi

Štítky: Tiger Elves, Tygří elfové, Nadoblačné blesky


33. vesmírný týden 2022

33. vesmírný týden 2022

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 15. 8. do 21. 8. 2022. Měsíc bude v poslední čtvrti a v konjunkcích s planetami a Plejádami. Planety Jupiter a Saturn můžeme pozorovat již kolem půlnoci, Mars a Venuši nejlépe ráno. Aktivita Slunce je nízká. Startovaly dva Falcony 9 se Starlinky a počet vypuštěných družic přesáhl 3 000 kusů. Probíhaly testy SuperHeavy a Starship a k vývozu se chystá superraketa SLS. Před 45 lety se na dlouhou pouť za velkými planetami a dál vydala sonda Voyager 2.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

ISS a Slnko

Titul Česká astrofotografie měsíce za červenec 2022 získal snímek „ISS a Slnko“, jehož autory jsou Miroslav Grnja a Zdeněk Bardon     První malé, druhé obrovské. I když pro nás i to první je obrovské. Jako fotbalový stadion. A to druhé? Celá Země by se do něho vešla na

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Neobvyklé tvary blesků

Bouřka severozápadně od Studénky Výboj blesků mezi mraky

Další informace »