Sprites

Zo af en toe worden we verrast door nieuwe verschijnselen aan ons vertrouwde hemelgewelf. Was het nog maar tientallen jaren terug dat een bolbliksem in was, momenteel leven we in de tijd van de sprites. Sprites zijn lichtgevende plekken boven zware onweerscomplexen voorkomend in diverse kleuren. Deze lichtverschijnselen werden in het verleden regelmatig waargenomen door verkeersvliegers, maar de wetenschappers die notitie ervan namen wisten er niet echt raad mee. Het verschijnsel werd zelfs genegeerd. Totdat in 1990 drie onderzoekers in Science een foto publiceerden van een per ongeluk door een televisiecamera opgenomen lange opwaartse ontlading boven een actief onweersgebied. In dit artikel wil ik u meenemen naar de grenzen van de huidige onweerswetenschap; "red sprites en blue jets".

De ontdekking
Achteraf hadden oude waarnemers al diverse malen iets dergelijks waargenomen. De eerste publicaties zijn van 1926. Maar ook later uit 1937 en 1956 komen betrouwbare verslagen. Toch vormde het camerawerk van de drie onderzoekers in 1990 echt een doorbraak. Niet lang na hun publicatie meldden onderzoekers uit NASA-kringen dat vanuit de Space Shuttle ook dit soort lichtverschijnselen te zien waren. Het hek was van de dam en er brak massaal een sprite-onderzoek los. Amerikanen zouden geen Amerikanen zijn als ze dit niet groots zouden aanpakken en zo vlogen er in de zomer van 1993 en 1994 twee DC-8 NASA-laboratoria rond boven het midden van de Verenigde Staten. Op zoek naar de vreemde lichtflitsen.

Twee soorten ontladingen
Al snel bleken de lichtverschijnselen te kunnen worden verdeeld in twee groepen. Allereerst zijn er de roodgekleurde sprites. Dit zijn zwakke lichtgevende flitsen die zeer kort duren en weliswaar voor het oog zichtbaar zijn, maar die men niet kan volgen. Deze sprites bereiken een hoogte van 95 kilometer en benaderen daarmee de onderste regionen van de E-laag. De bron van zo’n sprite is altijd een zwaar onweerscomplex, dat na een flink aantal ontladingen aan de onderzijde van de wolk enkele ladingsvereffeningen met een snelheid van 100 km/seconde richting ionosfeer verstuurt. Daar deze stratosfeerontladingen 50 km breed kunnen zijn, is er sprake van een geweldige hoeveelheid kubieke meter stratosfeer die dit omvat. Diverse documenten komen uit op 10.000 kubieke kilometer. Kamera-opnames laten zien dat deze rode flitsen veel variteit in vorm hebben. De tweede vorm zijn de blue jets. Dit zijn blauwachtige stralen die verticaal schuin omhoog schieten en een hoogte bereiken van 40-50 kilometer. Ze komen niet zo hoog als de rode sprites, maar lijken wel duidelijker. Het geheel is vergelijkbaar met de zichtbaarheid van een gemiddelde poollichtwaarneming.

Wanneer je uit bovenstaande beetje een beeld gevormd hebt, blijkt het in de praktijk weer net even anders te zijn. Op Discovery Channel waar het afgelopen jaar verschillende onweersdocumentaires zijn uitgezonden, werden ook beelden van sprites getoond. En natuurlijk zag ik naast de blauwe en rode kleuren ook groene en witgele flitsen. Daarnaast waren duidelijke "raketachtige" flitsen te zien die uit het hart van de CB tevoorschijn kwamen. Het was net een soort zonoppervlak met vlammen die zich ervan vrijmaakten. Misschien dat nader onderzoek nog meerdere soorten voortbrengt dan de huidige twee soorten.

Eisen aan waarnemers
Het zou best aardig zijn wanneer wij dit ook vanaf de grond kunnen waarnemen. In principe is dit heel goed mogelijk, maar er zijn wel wat startvoorwaarden voor dit soort waarnemingen. Zo is het belangrijk dat boven een onweersbui gekeken kan worden. Het beste is een zwaar onweerscomplex laag aan de horizon midden in een zomernacht. Een enkele herfstbuitje met geringe verticale hoogte zal geen stratosfeerontladingen uitlokken. Het geflits van de onweerstoring dient met een papier afgeschermd te worden, zodat je pupillen het gevoeligst blijven. Soms blijkt dat waarnemen vanuit de ooghoeken goed resultaat haalt. Verlichting van een stad of industrieterrein is absoluut taboe maar ook natuurlijke verlichting zoals de maan is funest. Het beste is een donkerheidsgraad die zodanig is dat de melkweg zichtbaar is. Het lijkt me dat deze omstandigheden in Nederland niet snel gehaald worden. Zelf zou ik daarnaast willen toevoegen dat de avond van waarnemen voor de waarnemer redelijk alcoholvrij verlopen moet zijn.

Overige zaken
In het sprite-onderzoek bleek dat naast de optische lichtflitsen ook radiostraling vrijkomt. Deze ontstaat op enige hoogte boven een onweerscomplex (+/- 30 kilometer). Te denken valt aan gamma en VHF-pulsen. Deze laatste werden door satellieten waargenomen en zijn extreem sterk. Atmosferische ontladingen blijken hun voorkeur te hebben voor de achterzijde van zware onweerscomplexen. Ze gaan samen met positieve ontladingen (Top aambeeld-wolk) en komen voor nadat er zo’n 200-300 aarde-wolkcontacten geweest zijn. Andere bronnen vinden waardes van 20-40 aarde-wolk of wolk-wolk ontladingen. Het lijkt erop dat sprites altijd al onderdeel zijn geweest van het grote luchtelectrische circuit dat tussen aarde en ionosfeer heerst. Sprites zijn kennelijk niets meer dan een onderdeel van de stroomkring. Een onweersbui heeft waarschijnlijk meer invloed in de hogere regionen, dan tot nu toe werd aangenomen.

Dit artikel is eerder verschenen in Weerspiegel, het maandblad van de Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie.