Vörös lidérc felvételek Sopronból

 

Több, mint 100 szokatlan fényjelenséget kaptunk lencsevégre 2007. július-augusztusában. Ezeket a 40-90 km-es magasságtartományban megjelenő, változatos alakú felvillanásokat az angol szakirodalom „red sprite” néven ismeri, amit magyarra „vörös lidérc”-ként fordíthatunk.

 

Magyarország fölött fényképezett vörös lidércek 2007. augusztus 10-én 22:48-kor
(nem kalibrált, utólag szinezett felvétel).

 

Nevükben a vörös jelző arra utal, hogy szabad szemmel nézve főleg vöröses színben látnánk őket. Valójában azonban erre nagyon kicsi az esély, mert ezek a lidércek kevesebb, mint egy másodpecig láthatók, ráadásul közvetlenül egy-egy átlagon felüli felhő-föld villámkisülést követően, a zivatarfelhők fölött.

 

Vörös lidércek (sprite) jellemző elhelyezkedése és kiterjedései. Függőlegesen a magasságot (altitude) tüntették fel, a vízszintes tengelyen a távolság (distance) látható a méretek érzékeltetése céljából. A kékes-lilás kacsok (tendrils) a vörös lidérc jelenség részei. Az alsó részen az üllő alakú zivatarfelhő látható méretarányosan. A lidércek jellemzően a felhő rétegzett tartománya (stratiform region) fölött jelennek meg. Az ábrán látható egy további felsőlégköri jelenség is, a gyűrűlidérc (ELVES).

 

Laboratóriumi gázkisülés alacsony nyomáson.

 

A vörös lidércek – ellentétben mocsaras területeken előforduló névrokonaikkal – tulajdonképpen magaslégköri ködfénykisülések és sokban hasonlítanak a laboratóriumban, mesterséges körülmények között előállított fényjelenségre. Légritkított üvegcső végeire néhány ezer volt feszültséget kapcsolva a pozitív pólus (anód) közelében megjelenik a domináns vöröses fény, míg a negatív elektróda (katód) közelében kékes fénylés figyelhető meg, ami a vörös lidércek alsó, szálas szerkezetű részére ugyancsak jellemző. A vörös lidércek előfordulásának magasságában a kis légnyomás illetve légsűrűség a Föld gravitációs erejének természetes következménye. A földi légkör össztömegének kb. 99%-a 35-40 km-es magasság alatt található; a nyomás 80 km-en, ahol a vörös lidércek általában a legfényesebbek, a tengerszinten mértnek mindössze százezred része. A ködfénykisüléshez szükséges elektromos térerősség nagyobb villámkisülések után alakulhat ki rövid időre a viharfelhő és az ionoszféra kb. 100 km magasan elhelyezkedő alsó határrétege között. A tapasztalat szerint akkor a legkedvezőbbek a körülmények a lidércek megjelenéséhez, ha a zivatargócban szétválasztott töltések pozitív centruma sül ki a földdel összekapcsolódva (pozitív földvillám). A lidércek közvetlenül a villámlás után a visszamaradó negatív töltéstöbblet és az ionoszféra között felépülő rövid élettartamú, ún. kvázistatikus térben jelenhetnek meg. Méreteik tekintélyt parancsolóak: horizontális kiterjedésük meghaladhatja az 50 km-t; magasságuk esetenként 60 km-es tartományt is átfoghat.

 

Az 1989-re datált hivatalos felfedezésük óta a vörös lidérceket a légkörfizikusok és meteorológusok élénk érdeklődése övezi. Az egyre tökéletesedő megfigyelőeszközök és a megfigyelések növekvő száma felfedte, hogy szerfölött változatos jeleségcsoportot alkotnak. Egyes alakzatok kialakulásának mechanizmusát többféle elméleti modellel már elég jól sikerült értelmezni. Számos lényeges kérdés azonban máig megválaszolásra vár, pl. mennyi energiát közvetítenek; milyen szerepet játszanak a Föld elektromos háztartásában; milyen gyakran fordulnak elő (nem minden pozitív földvillám kelt vörös lidérceket); milyen körülmények között jelennek meg a különböző alakzatok, pl. „oszlop”, „répa”, „gondolócsont”, „medúza”, „fa”?

 

Az MTA soproni Geodéziai és Geofizikai Kutatóintézete (GGKI) 2003-ban kapcsolódott be a vörös lidércekhez kapcsolódó kutatásokba. A nagyobb villámok ugyanis, amelyek között vörös lidérceket keltők is vannak, az átlagos kisülésekkel összemérve egy nagyságrenddel intenzívebb rádiósugárzást produkálnak az 5-30 Hz-es frekvenciasávban is. Ezt a rádiósugárzást megfelelő antennákkal a Nagycenk és Fertőboz között elhelyezkedő Széchenyi István Geofizikai Obszervatóriumban észlelik. (Az obszervatórium 2007. szeptember 21-én ünnepelte fennállásának 50. évfordulóját.) Ezeken a frekvenciákon a rádiójelek csillapítása viszonylag csekély, így az alacsonyfrekvenciás rádióhullámok segítségével a mérőállomás a Föld bármely pontján keletkező legnagyobb villámokat észleli.

 

Az idei év nyaráig leginkább a vörös lidérceket keltő villámok tulajdonságainak meghatározásával járultunk hozzá a jelenségcsoporttal kapcsolatos ismeretek bővítéséhez. (Az alacsony frekvenciás rádiósugárzásukból a forrásvillámok helyének koordinátái, a villám polaritása és töltésmomentuma becsülhetők.) 2007-ben azonban az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok (OTKA) „Geoelektromosság és változó Föld” c. tudományos iskolai projektjének keretében összeállítottunk egy megfigyelőrendszert, amellyel saját közvetlen optikai megfigyeléseket folytathatunk. A rendszer fő részei: Watec 902H2 Ultimate CCIR kamera Computar 8mm F0.8 aszférikus objektívvel, KIWI OSD időjel megjelenítő az események időpontjának ezredmásodperces pontosságú azonosításához és az UFO Capture eseménydetektáló szoftver. A kamera képét 720x576 pixeles felbontásban történő digitalizálás után laptopon rögzítjük. A kamerát villámfigyelő hálózatokból származó adatok és meteorológiai műholdak felhő képei alapján tájoljuk az aktív zivatargócok irányába.

 

Megfigyelési kísérleteinket szerencse kísérte. A kamerát először július 20-án, eredetileg tesztelési céllal állítottuk fel sötétedés után a kutatóintézet tetején, de még aznap este sikerült lencsevégre kapni az első lidérceket Soprontól kb. 500km-re északra, egy Lengyelország fölötti viharban. Az ezt követő hetek során 14 éjszaka tűnt alkalmasnak újabb események fényképezéséhez és ebből hat alkalommal sikerrel is jártunk. Összesen kb. 100 vörös lidércet örökítettünk meg. Közöttük találhatók az első, Magyarország fölött megfigyelt példányok, amiket augusztus 10-én éjszaka rögzítettünk. A hat alkalom során Lengyelországon kívül Németország, Ausztria, Románia és a Cseh köztársaság területe fölött megjelent lidérceket fényképeztünk le. A változatos jelenségek szinte minden eddig megfigyelt megjelenési formájából sikerült legalább egyet-egyet begyűjteni.

 

A változatos alakú és számosságú vörös lidérc Sopronból fényképezve: magányosan vagy csoportban, „oszlop”, „répa”, „medúza”, „fa”, „gondolócsont”. Az előtérben soproni házak, fa vagy a sörgyár megvilágított víztornya láthatók.  A betűjelzés a megjelenés helyére utal: H – Magyarország, R – Románia, G – Németország, G/Cz – Németország és a Cseh köztársaság határterülete.

 

Az éjszakai megfigyelések közben vörös lidérceken kívül számos meteort is felvett a kamera. A 14 éjszaka folyamán legalább 278 meteorfotó készült, amelyek további elemzését az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetének munkatársai végzik.

 

A vörös lidércekről készült szép számú felvétel biztató kezdetet jelent a kutatómunka folytatásának szempontjából. Terveink szerint a továbbiakban a közép-európai és az itthon működő villámfigyelő hálózatokkal együttműködve összevetjük az optikai megfigyeléseket a villámadatokkal az események helyének és keletkezési körülményeinek pontosabb meghatározása céljából.

 

Az eddigi munkát támogatták:

OTKA Tudományos Iskola, „Geoelektromosság és változó Föld”, NI61013

European Cooperation of Scientific and Technical Research (COST) Action No. P18A villámlás fizikája és hatásai”

Külön köszönet: Dave Sentmannak, Torsten Neubertnek, Oscar van der Veldenek, Michal Ganotnak and Olivier Chanrionnak az értékes tanácsokért a megfigyelőrendszer összeállításával kapcsolatban.

 

Linkek:

Coupling of Atmospheric Layer educational Website (angol nyelvű)

Red Sprites and Blue Jets (University of Alaska, angol nyelvű)

Sprites, Elves, and Glow Discharge Tubes by Earle R. Williams, Physics Today, November 2001 Volume 54, Number 11, p.41.(angol nyelvű)

Lightning Wizard by Oscar van der Velde (angol nyelvű)