Las tormentas eléctricas en la atmósfera superior de la Tierra siguen siendo un misterio. Los científicos no pueden alcanzarlos directamente con instrumentos; son demasiado altos para los globos y demasiado bajos para los satélites meteorológicos. Volar a través de tormentas eléctricas o acampar en las cimas de las montañas esperando a uno generalmente ocupa un lugar bajo incluso en la lista de deseos de los aventureros.

Una investigación a bordo de la Estación Espacial Internacional ha venido al rescate. El Monitor de interacciones espacio-atmósfera (ASIM) de la Agencia Espacial Europea (ESA) es una colección de cámaras ópticas, fotómetros y un gran detector de rayos X y gamma montado en el exterior del módulo Columbus de la ESA en la estación. Durante al menos dos años, Observará descargas eléctricas generadas por tormentas en la atmósfera superior, la estratosfera y la mesosfera, hasta la ionosfera, el borde del espacio. Esta instalación de observación de la Tierra permite el estudio de tormentas eléctricas severas y su papel en la atmósfera y el clima de la Tierra.

Relámpagos de la atmósfera superior, conocidos como eventos luminosos transitorios, incluye fenómenos coloridos con nombres sacados directamente de un cuento de hadas:sprites, elfos y gigantes.

La estación espacial ofrece a esta investigación una plataforma de observación ideal por varias razones. Su órbita terrestre baja acerca las observaciones lo más posible a estos fenómenos de la atmósfera superior. La órbita de la estación también ofrece una cobertura casi completa de las regiones tropicales y subtropicales, muchos de los cuales son de difícil acceso, pero es donde se forman algunas de las tormentas eléctricas más intensas. Finalmente, las observaciones se realizan en bandas ópticas que están sujetas a absorción en la atmósfera y, por lo tanto, no se pueden utilizar para observaciones terrestres.

Los sprites son destellos causados ​​por una avería eléctrica en la mesosfera. Los chorros azules son descargas de rayos que se extienden hacia arriba a través de la estratosfera, y los elfos son anillos concéntricos de emisiones provocados por un pulso electromagnético en el borde inferior de la ionosfera. Los gigantes son descargas grandes que crean una ruptura eléctrica de la atmósfera desde la parte superior de las tormentas hasta la ionosfera inferior. Los destellos de rayos gamma terrestres son un fenómeno de destello generado en la parte superior de las tormentas eléctricas. La evidencia sugiere que la descarga de electrones de fuga causa algunos de estos fenómenos.

En la década de 1920, El científico inglés C.T.R. Wilson recibió un premio Nobel por su trabajo con una cámara de niebla que hizo visible la radiación ionizante de los rayos cósmicos y los rayos X. Predijo que las descargas eléctricas pueden ocurrir por encima de las tormentas eléctricas en la mesosfera, y que los campos eléctricos de las tormentas pueden acelerar los electrones a energías relativistas. Los instrumentos no eran lo suficientemente sensibles como para proporcionar una respuesta definitiva hasta 1993, sin embargo, cuando se observaron destellos de rayos X sobre tormentas eléctricas desde el Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA.

En 1990, se documentó la primera observación de un sprite, y desde entonces, las observaciones terrestres y aéreas descubrieron una multitud de descargas por encima de las tormentas eléctricas, y las naves espaciales en órbita baja observaron radiación de rayos X y rayos gamma.

ASIM representa un estudio global completo de estos altísimos alturas, eventos difíciles de observar desde el suelo para ayudar a determinar su física y cómo se relacionan con los rayos. La investigación también estudia la formación de nubes a gran altitud y determina qué características hacen que las tormentas sean efectivas para perturbar la atmósfera a gran altitud. La investigación mejora la comprensión del efecto de las tormentas eléctricas en la atmósfera de la Tierra y contribuye a mejores modelos atmosféricos y predicciones meteorológicas y climatológicas.

"La observación a gran altitud nos permite estudiar estos eventos sin las nubes oscurecidas, " said principal investigator Torsten Neubert of the National Space institute of the Technical University of Denmark. "With ASIM we will better understand the complex processes of upper-atmospheric lightning, which are also elements of ordinary lightning, although they take on different forms. This understanding can improve technology for detecting ordinary lightning."

The investigation also helps clarify the effect of thunderstorms on the atmosphere, ionosphere and radiation belts, and will monitor the influx of meteors in Earth's environment and their effect on its atmosphere. Blue jets at the top of thunderstorm clouds, por ejemplo, change the concentration of greenhouse gases, another way thunderstorms can affect the stratosphere.

The types of discharges and their structure help scientists better understand the structure of the atmosphere where they occur and of the thunderstorm battery that powers them.

"We will learn more about thunderstorm clouds and more of the fine-structure of the stratosphere and mesosphere, of which little is known, " Neubert said. Based on video taken by ESA astronaut Andreas Mogensen from the space station in 2015, scientists already learned more about what types of cloud create such activity, and that lightning comes from clouds at an altitude of about 10.5 miles (17 km). "These are solid scientific results documenting for the first time how active the tops of thunderclouds can be, "añadió.

ASIM observations also improve understanding of the effect of dust storms, urban pollutants, forest fires, and volcanoes on cloud formation and electrification, and the relation of eye-wall lightning activity to intensification of thunderstorms. That could help us all live more happily ever after.