台灣國立中央大學11月3日公布，一名太空科學與工程學系學生今年5月至9月期間，三度在校園宿舍頂樓拍攝到罕見的高空放電現象「紅色精靈」（Red Sprites），其中一次更捕捉到形似天使翅膀的特殊分支結構。這批影像不僅記錄了肉眼極難察覺的大氣現象，也為研究雷暴與地球高層大氣之間的電磁作用提供觀測資料。
根據中央社11月3日報導，這名學生利用架設在宿舍頂樓的攝影設備，分別於5月27日、9月13日及9月22日成功記錄紅色精靈。中央大學表示，第三次拍攝出現形似倒V字或魚尾的特殊結構，經研究人員辨識，屬於較少見的「天使精靈」（Angel Sprite）。
距離地面數十公里，紅色閃光只存在數毫秒
紅色精靈又稱為太空閃電，屬於高空短暫發光事件（Transient Luminous Events，TLEs），並不是一般發生在雲層內或地面附近的閃電。它通常出現在雷暴上方約50至90公里的大氣層，位置已接近地球中層大氣與電離層交界區域。
中央大學指出，紅色精靈的發光主要與高空中的氮分子受到激發有關，持續時間只有數毫秒至數十毫秒，因此人眼很難直接觀察。影像中可能呈現柱狀、胡蘿蔔狀或樹枝般的分支形態，有時還會形成多個光團連續出現的景象。
美國國家航空暨太空總署（NASA）也曾在2022年介紹這類現象。NASA指出，紅色精靈通常在強烈閃電發生後短暫出現，位置約在地表上方80公里。科學界至今仍在研究其形成條件、不同形態的成因，以及這類放電對地球高層大氣能量分布的影響。
相關科學背景可參考NASA的高空放電公民科學研究介紹。
桃園沒有下雨，卻拍到數百公里外的雷暴
這次觀測另一個特殊之處，是拍攝地點當時並沒有雷雨。中央大學公布的資料顯示，學生首次成功拍攝是在5月27日晚間，當時桃園天空相對晴朗，拍攝者將相機朝向西北西方，利用木星及雙子座亮星校準方位，再追蹤中國東南沿海的雷暴活動。
經過長時間錄影及影像後製分析，才從畫面中辨識出向下延伸、形似觸手的紅色閃光。後續兩次觀測則發生在9月13日及22日。研究人員比對雷暴位置後，發現三次事件分別與福州、溫州外海及汕頭北方的雷暴系統有關，距離拍攝校園都有數百公里。
這也說明，觀察紅色精靈不一定要站在雷雨發生地點附近。只要視線沒有受到雲層遮蔽，並掌握雷暴位置、相機拍攝方向及仰角，即使身處沒有降雨的地方，也可能記錄到遠方雷暴上空的發光現象。
另一家台灣媒體知新聞11月3日的報導也介紹這次觀測，指出三次影像包含不同形態，其中天使精靈的特殊分支結構尤其受到關注。
天使精靈仍有謎團，中央大學規劃擴大觀測
中央大學太空科學與工程學系教授郭政靈表示，三次影像呈現不同形態，有助於研究紅色精靈的觸發高度，以及中層大氣電子密度之間的關係。尤其第三次出現的天使精靈，過去較常在歐洲、日本等較高緯度地區觀測到，這次能在台灣取得影像，具有研究價值。
不過，天使精靈為何形成這種特殊分支形態，目前仍沒有明確答案。中央大學太空系教授劉正彥則指出，影像中連續出現的紅色光團，以及上層擴散的發光區域，可能反映雷暴放電與電離層之間的電流傳遞過程，能為理解地球全球電路提供觀測線索。
從科學研究角度來看，這次成果的意義不只在於拍攝到罕見的天空景象。紅色精靈持續時間極短，觀測位置又遠高於一般氣象雷達主要關注的雲雨區域，因此必須結合精確時間、雷暴位置及影像資料，才能進一步分析其形成條件。
中央大學表示，未來將朝固定觀測設備、精確時間同步及跨測站聯合觀測發展，並考慮結合鹿林天文台等觀測資料，進一步確認紅色精靈的發生位置與空間結構。下一階段的觀測工作將著重於建立更完整的影像與定位資料，天使精靈的形成機制也仍待後續研究釐清。
資料來源：中央社、國立中央大學、NASA、知新聞。
