下雨天出现在云层中的白色闪电很常见，但那只是闪电的一种。有一种叫作“红色精灵”的闪电，相信绝大多数人都没见过。

“红色精灵”的拍摄地在距离天津雷暴区约300千米的一处晴空区

云团中藏着的神秘精灵

2021年7月11日凌晨，一个直径400千米的云团覆盖了整个天津市，3小时内释放了约600次的强闪电，其中約200次带正电的云地闪电制造了罕见的“红色精灵”。

“红色精灵”其实是地球大气层顶端的一种高空放电现象，常出现在雷雨云的上方，所以，能看到普通闪电的地方是看不到它的，只有在出现雷雨天气几十千米外的地方，且观测条件十分良好的情况下才能看到。

这种高空放电现象虽然早在100多年前就被发现，但是直到1994年才有人用专业相机拍到它的身影。

 笔者拍摄到的“红色精灵”以及周边环境（摄影/刘博洋）

“红色精灵”与白色闪电

既然“红色精灵”也是一种放电现象，它跟普通的白色闪电有什么区别呢？这就要从闪电的形成原理说起。

闪电的产生可以用一句歌词来形容：“摩擦，摩擦，似魔鬼的步伐。”闪电发生的前提一定是空气中有强对流活动。在对流产生的云团里，小水滴在上上下下往复运动，不知不觉中相互摩擦“来了电”。这样一来，一朵普通无奇的小白云就变身为“暗波涌动”的带电云。

“红色精灵”宛如绚丽的红色烟花（摄影/ 斯蒂芬·哈梅尔）

一般正电荷会集中在云团上部，负电荷会运动到云团下部，这样鲜明的正负阵营会导致上下层之间形成电位差。当对流也就是摩擦越来越激烈时，上下电荷会越积越多，当电位差达到一个临界值后，空气层就会被击穿，产生放电现象。

与普通闪电不同，“红色精灵”是云层与电离层之间的相互作用产生的，所以它发生的位置比普通闪电高很多，通常在距离地面几十千米的高空中，而且它的长度也非常长，有的可达50～60千米。

“胡萝卜状”的闪电

“红色精灵”形态分为两个部分：首先顶部出现一柱状发光区域，随后向底部不断延伸。研究人员称之为“胡萝卜状”或“水母状”。

闪电中的红色源于大气层中氮气分子一个600～700纳米的红光谱带。虽然它在300～400纳米的蓝紫光波长处也有一定的发射，但强度较低。

“红色精灵”的生成是由于暴雨云团顶部积累了大量的正电荷，并在上方感应出相应的负电荷。部分正、负电荷本会相互抵消，减少高空中的电场，但当云顶正电荷通过云对地闪电传输到地面而突然“清零”，云团上空会突然出现一个由负电荷主导的强电场。电场突变让高空电荷猛“砸”下来，击穿稀薄的高空大气，形成高空闪电——“红色精灵”。而带电粒子在电场中加速时不断碰撞尚未电离的原子，导致更多自由带电粒子的“雪崩”，形成了“红色精灵”下方的分支结构。

“红色精灵”看似神秘，但每个人都有机会捕捉到。但是在捕捉“红色精灵”的同时，需要找到安全的位置，以及注意雷雨天带来的风险。

 “红色精灵”的形成原理和过程示意图

（责任编辑 / 高琳  实习编辑 / 区佩怡  美术编辑 / 李子夜）