Widmo wyładowań atmosferycznych

[bajastro]

Nad Polską przetaczają się silne burze, które sieją postrach i zniszczenia, jedna z takich burz przeszła wczoraj w nocy w łódzkim.

Tak się trafiło, że od jakichś 2 lat, gdy jest szansa na burze w nocy z wyładowaniami atmosferycznymi to uruchamiam sprzęt do rejestracji widm,

stawiam przy oknie i idę spać w nadziei, że się coś zarejestruje.
W końcu trafiłem na wystarczająco silny błysk, który pozwolił na uzyskanie sensowego spektrum o znacznie większym sygnale niż generuje miejskie zanieczyszczenie sztucznym światłem (miejska łuna ledowo-sodowa).

Niby nic szczególnego, wyładowanie prowadzi do jonizacji cząsteczek powietrza i ich świecenia, a że powietrze to głównie azot (78%) i tlen (21%), to linie emisyjne pochodzą właśnie od nich.

Bardzo ciekawe są z kolei linie emisyjne wodoru, w powietrzu nie ma go zbyt dużo (tylko 0,00005%).

Wygląda na to, że w Polsce zrobiłem pierwsze widmo błyskawic burzowych.
Na zachodnich stronach są głównie opublikowane zdjęcia widm uzyskanych siatkami dyfrakcyjnymi o małej rozdzielczości, które umieszcza się przed obiektywem aparatu lub kamery.

Linie emisyjne identyfikowałem na podstawie literatury naukowej z lat 70-tych i 80-tych ubiegłego wieku i też nie ma zbyt dużo tego.



Interesująca jest również silna linia emisyjna CN z maksimum przy 388.3 nm w dalekim fiolecie już na skraju zakresu widzialnego.

Przed kalibracją czułości urządzenia nie wyglądała na aż tak mocną.
W jednej z publikacji znalazłem takie wyjaśnienie:

 

Źródło: Orville, R. E.; Henderson, R. W., 1984, Absolute Spectral Irradiance Measurements of Lightning from 375 to 880 nm.

Artykuł dostępny online: https://journals.ametsoc.org/view/journals/atsc/41/21/1520-0469_1984_041_3180_asimol_2_0_co_2.xml

Edytowane 14 Lipca przez bajastro

[MaciejW]

A wodór w atmosferycznej wodzie? Zaskakująca siła  pliku Ha, dzięki za podzielenie się

Ciekawe, co by wyszło, jakbyś miał możliwość łapania krótszych fal, przy 319nm pewnie byłby ogromny pik od OH

[bajastro]

Tym rodzajem spektrografu nie uda się sięgnąć 319 nm.

Kiedyś udało mi się dojść do skoku Balmera przy λ = 364,6 nm, musiałem korygować szybko spadającą ostrość praktycznie co 1 nm i jednocześnie zwiększać przy tym czas ekspozycji.

To by musiałby być inny spektrograf, zoptymalizowany do UV z inną siatką dyfrakcyjną zaprojektowaną na zakres UV i z kamerą czułą na UV.

Ponadto konieczne jest użycie zwierciadeł, bo żaden układ soczewkowy nie będzie dobrze skorygowany w zakresie 300 - 400 nm.

 

Mój sprzęt jest zoptymalizowany na zakres widzialny i jeszcze łapie część NIR do ok 900 mm, ale spektrograf przerobiłem względem projektu udostępnionego w Internecie.

W oryginale można było sięgnąć nieco poza linię Hα, złapanie "jeża" pasm rotacyjnych O2 było już poza zasięgiem w dużej rozdzielczości.
Aktualnie mam kamerę z dość małą powierzchnią sensora, więc podczerwona część spektrum w zakresie 700 - 900 nm już się nie załapała.