Tomasz Wozniak/Shutterstock

Onweersbuien zijn ontzagwekkende krachten die onze omgeving en ons dagelijks leven bepalen. Hoewel de helderwitte flitsen die we het vaakst zien de klassieke blikseminslagen zijn, herbergt de lucht soms een rustiger, dieper schouwspel:rode sprieten. Deze lichtgevende, kwalvormige uitbarstingen barsten los uit de toppen van onweerswolken, reiken tot 48 km breed en zweven meer dan 80 km boven de grond – ruim buiten het typische bereik van 6 tot 12 km van de troposfeer waar de meeste stormactiviteit plaatsvindt.

Sprites behoren tot een bredere klasse van atmosferische verschijnselen die transient luminous events (TLE's) worden genoemd. Ze worden geactiveerd wanneer een krachtige, positief geladen blikseminslag energie naar boven ontlaadt, waardoor een cascade van elektrische ladingen ontstaat die zich door de bovenste lagen van de wolk voortplant.

Van mythe tot gemeten fenomeen

Decennia lang werden sprites gedegradeerd tot anekdotische rapporten van piloten en ooggetuigen. Hun vluchtige aard (die slechts een paar milliseconden duurde) en hun afgelegen, hooggelegen oorsprong maakten ze moeilijk vast te leggen. De eerste definitieve waarneming kwam in 1989 toen onderzoekers van de Universiteit van Minnesota een sprite opnamen met een televisiecamera bij weinig licht tijdens een experiment om stormen te observeren.

Sindsdien hebben geavanceerde platforms nieuwe vensters geopend op TLE's. In 2018 heeft de Europese Ruimtevaartorganisatie de Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) ingezet op het Internationale Ruimtestation (ISS). De hogesnelheidscamera's en spectrometers van ASIM documenteren voortdurend sprites en gerelateerde gebeurtenissen, te snel voor instrumenten op de grond. Ondertussen monitort de Light-1 CubeSat van het Japan Aerospace Exploration Agency, gelanceerd vanuit het ISS, de hoogenergetische gammaflitsen die deze atmosferische ontladingen begeleiden.

Waarom sprites ertoe doen

Wetenschappers onderzoeken sprites om hun atmosferische rol te ontrafelen en hun inzichten te benutten voor praktische toepassingen. Het in kaart brengen van waar TLE's voorkomen tijdens onweersbuien kan de luchtvaartveiligheid verbeteren door vluchtcorridors te identificeren waar deze energetische gebeurtenissen vaak voorkomen. Bovendien beïnvloeden sprites de chemie van de hogere atmosfeer, waardoor de absorptie, reflectie en straling van energie veranderen – variabelen die rechtstreeks in klimaatmodellen worden ingevoerd en projecties van toekomstige opwarming helpen verfijnen.

TLE's hebben ook interactie met de ionosfeer, de 80 tot 650 kilometer hoge laag van geladen deeltjes die radiocommunicatie over lange afstanden ondersteunt, inclusief GPS-signalen. Wanneer door sprite gegenereerde elektrische energie de ionosfeer binnendringt, kan deze de voortplanting van radiogolven tijdelijk verstoren, waardoor navigatie- en communicatiesystemen mogelijk worden verstoord.

ASIM zal doorgaan met het verzamelen van gegevens tot de geplande ontmanteling van het ISS in 2030, terwijl onderzoeksteams nog gevoeligere instrumenten ontwikkelen om de snelste, meest subtiele atmosferische flitsen vast te leggen. Van een mythische legende tot een hoeksteen van de moderne atmosferische wetenschap:sprites staan klaar om de komende tien jaar diepere waarheden over het weer en de technologie van onze planeet te onthullen.