1989年，一架航天飞机经过澳大利亚的上空。微光摄像机意外捕捉到外面有一束光柱射向天空。
这道光柱呈现出细锥形，发出淡蓝色的光，看起来就像是从地面发射直上太空的。
（捕捉到的蓝色喷流）
在此之前，人类还没有观测到过这种现象。光柱是什么？又是从何处产生的呢？
蓝色喷流和红色精灵
30年后，南非的一位摄影师在外取景时，无意间也拍摄到了类似的现象。只不过这次喷流呈现出暗红色，而且经过多年的研究和探索，科学家也知道它究竟是什么了。
关于它的起因，还得回到上世纪20年代。一个叫威尔逊的英国物理学家当时表示，在积雨云的上层，会出现放电现象， 这叫做中高层大气放电。
（常规闪电发生在较低空域）
虽然当时做了预言，可直接看到这种现象，已经是几十年以后了。1989年拍摄到的照片，随后便被送到了一些大学的研究人员手里。
此后经过几年的研究，阿拉斯加大学的科学家，将这种放电而呈现出来的现象称之为「精灵」。由于当时这种现象还没有被大规模观测到，科学家为了避免公众对这一现象产生误解，后来又将其称为 「红色精灵」或者「蓝色喷流」。此外，它还有「红闪」等名称。
到上世纪90年代，航拍类的放电现象被播放，公众才逐渐了解到了这一现象。此后，世界范围内对这一现象产生了浓厚兴趣，相关的研究也越来越多。
时至今日，在空间物理、大气电学和中层大气领域，围绕这一现象的研究已经相当的热门。根据辐射形态特征和发生位置的不同，这一现象在科学界被归纳总结为4大类。
从电离层区域向下发展的，这被称为红色精灵或者叫红闪。如果是从雷暴云的顶部向上发展的，类似冲破大气层的光柱，这被称为蓝色喷流或者叫蓝激流。
（红色精灵的彩色照片）
如果发生区域是在低电离层区域，产生现象是由闪电激发所致，这叫做圆环状放电。如果发生区域是从云顶向电离层发展的，这就叫做巨大喷流。
根据4种不同的现象可以看出， 红色精灵和圆环状放电，发生时的光柱是向下的。 而 蓝色喷流和巨大喷流，其产生的光柱则是向上发展的。
为了便于记忆，可以简单概括为红色的模样是朝下的，蓝色的现象是朝上的。
了解了它们的发生区域和特征，其形成的背后机制又是什么呢？
（蓝色喷流）
红色精灵，被击穿的空气介质
从地表向上，大气会随着高度的增加，密度也在有规律的降低。等到达距离地面60公里左右的高度，气压很低，空气密度也相当稀薄。
虽然这里属于低气压的环境，但是闪电依然会产生。而且，如果是强烈闪电的产生，其形成的电场扰动，会把周围的空气介质击穿。
简单理解起来，就跟我们日常看到的电击火花类似。说白了，这也是一种闪电现象，只不过和普通低空区域的闪电比起来，红色精灵发生的区域比较高，雷暴在高空中更广阔的空间，产生了进一步的放电。
（国际空间站拍摄到的马来西亚上空的红色精灵）
因为发生高度在中高层空域，所以人类在地面肉眼的情况下基本看不到。上世纪90年代初，美国科研人员专门组织了一次对红色精灵的研究。
研究人员利用两架喷气式飞机，飞到一定的高度后，然后在相距10到75公里之间的区域进行交叉观测。很快科研人员就有了收获，而且利用搭载的相机，拍摄到了红色精灵的彩色照片。
经过研究发现，红色精灵整体可以分为3部分。最上方的部分被称为「头发」，它分布的高度是在88到95公里之间的区域。
（智利天文台拍摄到的红色精灵）
中间的部分为「头」，它的高度区域是在66到74公里之间。从头发到头这两部分区域，它整体呈现出来的颜色是红色的。
最下部分的区域被称为 「卷须」，它所在区域的分布高度为40到60公里。从外观来看，卷须的上半部为红色，下半部会逐渐变成紫色，最下端则变成蓝色。
经过多年的观测研究，红色精灵呈现出来的状态也是多样的。有的整体是圆柱状，有的看起来像胡萝卜，有的看起来像焰火，还有的看起来像跳舞。
（摄影师拍摄到的红色精灵，可以清晰看到它比常规云层高出很多）
其形态各异，亮度也不低，但持续的时间并不长，每一次只有几十毫秒。也就是说，红色精灵也跟普通闪电一样，在高空区域一闪即逝。
科学家认为，虽说红色精灵需要到达一定的高度才能看到，但是并不表明它很少见。相反，红色精灵出现的频率很高。
根据研究推测， 全世界每天各处的高空区域，至少会产生几千个红色精灵。要想在地面观测，需要用到低光度观测设备。
（摄影爱好者在青藏高原捕捉到的一次红色精灵）
在晴朗的夜晚，将光学设备对准天上的雷暴系统上空区域，接下来就能静静的等待精灵的现身了。至于最终能不能捕捉到，完全看运气。
红色精灵还相对常见，对比之下蓝色喷流和巨型喷流等现象，想要观测和记录的难度就更高了。
蓝色喷流，有点害羞
如果说红色精灵听起来像个调皮的孩子，蓝色喷流就像一个害羞的大姑娘。它发生的区域是在雷暴云的顶部，且产生的放电现象，是向更高处的平流层的。所以这样一来，观测它的难度，就要比形态向下发展的红色精灵高多了。
根据此前的研究，蓝色喷流形成后， 向上发展的速度相对较慢，每秒在100公里左右。其向上发展或者说喷射的高度，最终能够达到40到50公里。其整体是圆锥形的，持续的时间在200到300毫秒之间。
为了专门捕捉这一现象，美国的科研人员在组织研究时，也专门出动了高空飞机。飞行器上搭载了摄像机等光学设备，只等蓝色喷流现身。
在上世纪90年代的集中研究期间， 科研人员一共捕捉到了56例蓝色喷流现象。其中，有34例还是被两架高空飞机同时拍摄到的。
经过交叉研究发现，观测到的蓝色喷流，其始发高度在17.7公里的空域，而后向上喷射的高度达到了37.2公里。最大的喷射速度达到了每秒112公里，持续的时间为200到300毫秒之间。
（阿根廷捕捉到的巨大喷流）
此外，巨大喷流的特征表现，和蓝色喷流的表现是相似的。它也是从雷暴云的顶部向上延伸，高度可以达到70到90公里，其延伸的区域可以达到电离层的下端。
巨大喷流曾被视频捕捉到过，彼时拍摄的距离远在200公里外。另外值得一提的是，巨大喷流的现象，多发生在热带区域的海上雷暴云之上。相比于蓝色喷流，它被观测和拍摄到的次数更少。
（巨大喷流）
统计显示， 从2004年到2012年，世界各处监测到的红色精灵现象有1954例，蓝色喷流有3799例，巨大喷流却只有92例。
有人可能会疑惑，不是说蓝色喷流很「害羞」吗，怎么监测到的次数反倒多呢？那是因为相关的监测，是利用外太空的卫星捕捉到的，所以相比于地球内部的监测设备，处于外太空的卫星自然就能更多捕捉到向上喷射的蓝色喷流了。
与天气条件有哪些关联
不管是蓝色喷流还是红色精灵，背后都是高空区域的放电现象，既然是放电现象，跟天气之间又有着怎样的关联呢？
科学家认为，要产生这种现象，需要强度很高的闪电才行。闪电所产生的能量，足以支撑其在高空区域产生二次放电现象。
所储存的静电，位于对流层雷暴中电荷分层中，通过闪电放电耦合，进而将这种现象呈现在中高层空域。所以，只要瞬态电场的能量足够大，就能产生这种奇异的现象。
而雷暴本身又是多样性的，它携带有大量的能量，同时也携带有足够多的雨水。所以雷暴的对流活动发展到一定的强度， 既会出现放电现象，也可能会伴随着暴雨、龙卷风和冰雹。
所以总结来看， 奇特现象的背后，也跟灾害性的天气有密切关联。 目前，高空卫星或者空间站可以清晰的观测闪电，也可以识别灾害性天气影响到的区域。
也就是说，只要捕捉到红色精灵或者蓝色喷流，那在云层的下方，也有很大的概率正在酝酿一场猛烈的暴风雨。
结语：那些被捕捉到的巨大喷流
2001年，位于波多黎各的阿雷西博天文台，科研人员捕捉到了一个巨大喷流。这个巨大喷流发生在海洋上空一块积雨云的顶端，它向上喷射的高度达到了惊人的70公里。
其瞬间爆发的速度很快，达到了每秒50000米，紧接着又分成两股喷流，速度更是达到了每秒16万米到25万米。
瞬时爆发的能量很大，但持续的时间却连一秒都不到。当喷射到电离层的高度后，该喷流消失。
2010年，国内的科研人员在黄海空域，也捕捉到了巨大喷流。其发生地同样位于雷暴的上方。喷流发生后，向上喷射的高度达到了89公里。
除了观测到该现象之外，很多科学家都认为， 多年来高海拔地区飞行器无缘无故发生故障，可能就跟喷流或者红色精灵的放电现象有关。
综合来看，该现象的背后就是中高空域的放电现象，产生类型多变，发生的地点则囊括了地球上的任何一处空域。从本质上看， 闪电是如何产生的，该现象就是如何产生，只不过其蕴含的能量更大一些罢了。
参考资料：
【专家揭秘罕见的「幽灵闪电」】 中国气象局 2019年3月4日
【中高层大气瞬态发光事件（ＴＬＥｓ）及可能的影响】 地球科学进展 2009年3月
