1989年，一架太空穿梭機經過澳洲的上空。微光攝影機意外捕捉到外面有一束光柱射向天空。
這道光柱呈現出細錐形，發出淡藍色的光，看起來就像是從地面發射直上太空的。
（捕捉到的藍色噴流）
在此之前，人類還沒有觀測到過這種現象。光柱是什麽？又是從何處產生的呢？
藍色噴流和紅色精靈
30年後，南非的一位攝影師在外取景時，無意間也拍攝到了類似的現象。只不過這次噴流呈現出暗紅色，而且經過多年的研究和探索，科學家也知道它究竟是什麽了。
關於它的起因，還得回到上世紀20年代。一個叫韋遜的英國物理學家當時表示，在積雨雲的上層，會出現放電現象， 這叫做中高層大氣放電。
（常規閃電發生在較低空域）
雖然當時做了預言，可直接看到這種現象，已經是幾十年以後了。1989年拍攝到的照片，隨後便被送到了一些大學的研究人員手裏。
此後經過幾年的研究，阿拉斯加大學的科學家，將這種放電而呈現出來的現象稱之為「精靈」。由於當時這種現象還沒有被大規模觀測到，科學家為了避免公眾對這一現象產生誤解，後來又將其稱為 「紅色精靈」或者「藍色噴流」。此外，它還有「紅閃」等名稱。
到上世紀90年代，航拍類的放電現象被播放，公眾才逐漸了解到了這一現象。此後，世界範圍內對這一現象產生了濃厚興趣，相關的研究也越來越多。
時至今日，在空間物理、大氣電學和中層大氣領域，圍繞這一現象的研究已經相當的熱門。根據輻射形態特征和發生位置的不同，這一現象在科學界被歸納總結為4大類。
從電離層區域向下發展的，這被稱為紅色精靈或者叫紅閃。如果是從雷暴雲的頂部向上發展的，類似沖破大氣層的光柱，這被稱為藍色噴流或者叫藍激流。
（紅色精靈的彩色照片）
如果發生區域是在低電離層區域，產生現象是由閃電激發所致，這叫做圓環狀放電。如果發生區域是從雲頂向電離層發展的，這就叫做巨大噴流。
根據4種不同的現象可以看出， 紅色精靈和圓環狀放電，發生時的光柱是向下的。 而 藍色噴流和巨大噴流，其產生的光柱則是向上發展的。
為了便於記憶，可以簡單概括為紅色的模樣是朝下的，藍色的現象是朝上的。
了解了它們的發生區域和特征，其形成的背後機制又是什麽呢？
（藍色噴流）
紅色精靈，被擊穿的空氣介質
從地表向上，大氣會隨著高度的增加，密度也在有規律的降低。等到達距離地面60公裏左右的高度，氣壓很低，空氣密度也相當稀薄。
雖然這裏屬於低氣壓的環境，但是閃電依然會產生。而且，如果是強烈閃電的產生，其形成的電場擾動，會把周圍的空氣介質擊穿。
簡單理解起來，就跟我們日常看到的電擊火花類似。說白了，這也是一種閃電現象，只不過和普通低空區域的閃電比起來，紅色精靈發生的區域比較高，雷暴在高空中更廣闊的空間，產生了進一步的放電。
（國際太空站拍攝到的馬來西亞上空的紅色精靈）
因為發生高度在中高層空域，所以人類在地面肉眼的情況下基本看不到。上世紀90年代初，美國科研人員專門組織了一次對紅色精靈的研究。
研究人員利用兩架噴射式飛機，飛到一定的高度後，然後在相距10到75公裏之間的區域進行交叉觀測。很快科研人員就有了收獲，而且利用搭載的相機，拍攝到了紅色精靈的彩色照片。
經過研究發現，紅色精靈整體可以分為3部份。最上方的部份被稱為「頭發」，它分布的高度是在88到95公裏之間的區域。
（智利天文台拍攝到的紅色精靈）
中間的部份為「頭」，它的高度區域是在66到74公裏之間。從頭發到頭這兩部份區域，它整體呈現出來的顏色是紅色的。
最下部份的區域被稱為 「卷須」，它所在區域的分布高度為40到60公裏。從外觀來看，卷須的上半部為紅色，下半部會逐漸變成紫色，最下端則變成藍色。
經過多年的觀測研究，紅色精靈呈現出來的狀態也是多樣的。有的整體是圓柱狀，有的看起來像胡蘿蔔，有的看起來像焰火，還有的看起來像跳舞。
（攝影師拍攝到的紅色精靈，可以清晰看到它比常規雲層高出很多）
其形態各異，亮度也不低，但持續的時間並不長，每一次只有幾十毫秒。也就是說，紅色精靈也跟普通閃電一樣，在高空區域一閃即逝。
科學家認為，雖說紅色精靈需要到達一定的高度才能看到，但是並不表明它很少見。相反，紅色精靈出現的頻率很高。
根據研究推測， 全世界每天各處的高空區域，至少會產生幾千個紅色精靈。要想在地面觀測，需要用到低光度觀測器材。
（攝影愛好者在青藏高原捕捉到的一次紅色精靈）
在晴朗的夜晚，將光學器材對準天上的雷暴系統上空區域，接下來就能靜靜的等待精靈的現身了。至於最終能不能捕捉到，完全看運氣。
紅色精靈還相對常見，對比之下藍色噴流和巨型噴流等現象，想要觀測和記錄的難度就更高了。
藍色噴流，有點害羞
如果說紅色精靈聽起來像個調皮的孩子，藍色噴流就像一個害羞的大姑娘。它發生的區域是在雷暴雲的頂部，且產生的放電現象，是向更高處的平流層的。所以這樣一來，觀測它的難度，就要比形態向下發展的紅色精靈高多了。
根據此前的研究，藍色噴流形成後， 向上發展的速度相對較慢，每秒在100公裏左右。其向上發展或者說噴射的高度，最終能夠達到40到50公裏。其整體是圓錐形的，持續的時間在200到300毫秒之間。
為了專門捕捉這一現象，美國的科研人員在組織研究時，也專門出動了高空飛機。飛行器上搭載了攝影機等光學器材，只等藍色噴流現身。
在上世紀90年代的集中研究期間， 科研人員一共捕捉到了56例藍色噴流現象。其中，有34例還是被兩架高空飛機同時拍攝到的。
經過交叉研究發現，觀測到的藍色噴流，其始發高度在17.7公裏的空域，而後向上噴射的高度達到了37.2公裏。最大的噴射速度達到了每秒112公裏，持續的時間為200到300毫秒之間。
（阿根廷捕捉到的巨大噴流）
此外，巨大噴流的特征表現，和藍色噴流的表現是相似的。它也是從雷暴雲的頂部向上延伸，高度可以達到70到90公裏，其延伸的區域可以達到電離層的下端。
巨大噴流曾被影片捕捉到過，彼時拍攝的距離遠在200公裏外。另外值得一提的是，巨大噴流的現象，多發生在熱帶區域的海上雷暴雲之上。相比於藍色噴流，它被觀測和拍攝到的次數更少。
（巨大噴流）
統計顯示， 從2004年到2012年，世界各處監測到的紅色精靈現象有1954例，藍色噴流有3799例，巨大噴流卻只有92例。
有人可能會疑惑，不是說藍色噴流很「害羞」嗎，怎麽監測到的次數反倒多呢？那是因為相關的監測，是利用外太空的衛星捕捉到的，所以相比於地球內部的監測器材，處於外太空的衛星自然就能更多捕捉到向上噴射的藍色噴流了。
與天氣條件有哪些關聯
不管是藍色噴流還是紅色精靈，背後都是高空區域的放電現象，既然是放電現象，跟天氣之間又有著怎樣的關聯呢？
科學家認為，要產生這種現象，需要強度很高的閃電才行。閃電所產生的能量，足以支撐其在高空區域產生二次放電現象。
所儲存的靜電，位於對流層雷暴中電荷分層中，透過閃電放電耦合，進而將這種現象呈現在中高層空域。所以，只要瞬態電場的能量足夠大，就能產生這種奇異的現象。
而雷暴本身又是多樣性的，它攜帶有大量的能量，同時也攜帶有足夠多的雨水。所以雷暴的對流活動發展到一定的強度， 既會出現放電現象，也可能會伴隨著暴雨、龍卷風和冰雹。
所以總結來看， 奇特現象的背後，也跟災害性的天氣有密切關聯。 目前，高空衛星或者空間站可以清晰的觀測閃電，也可以辨識災害性天氣影響到的區域。
也就是說，只要捕捉到紅色精靈或者藍色噴流，那在雲層的下方，也有很大的概率正在醞釀一場猛烈的暴風雨。
結語：那些被捕捉到的巨大噴流
2001年，位於波多黎各的阿雷西博天文台，科研人員捕捉到了一個巨大噴流。這個巨大噴流發生在海洋上空一塊積雨雲的頂端，它向上噴射的高度達到了驚人的70公裏。
其瞬間爆發的速度很快，達到了每秒50000米，緊接著又分成兩股噴流，速度更是達到了每秒16萬米到25萬米。
瞬時爆發的能量很大，但持續的時間卻連一秒都不到。當噴射到電離層的高度後，該噴流消失。
2010年，國內的科研人員在黃海空域，也捕捉到了巨大噴流。其發生地同樣位於雷暴的上方。噴流發生後，向上噴射的高度達到了89公裏。
除了觀測到該現象之外，很多科學家都認為， 多年來高海拔地區飛行器無緣無故發生故障，可能就跟噴流或者紅色精靈的放電現象有關。
綜合來看，該現象的背後就是中高空域的放電現象，產生類別多變，發生的地點則囊括了地球上的任何一處空域。從本質上看， 閃電是如何產生的，該現象就是如何產生，只不過其蘊含的能量更大一些罷了。
參考資料：
【專家揭秘罕見的「幽靈閃電」】 中國氣象局 2019年3月4日
【中高層大氣瞬態發光事件（ＴＬＥｓ）及可能的影響】 地球科學進展 2009年3月
