I temporali nell'alta atmosfera della Terra rimangono un mistero. Gli scienziati non possono raggiungerli direttamente con gli strumenti; sono troppo alti per i palloni e troppo bassi per i satelliti meteorologici. Volare attraverso i temporali o accamparsi sulle cime delle montagne in attesa di uno in genere si colloca in basso anche nella lista dei desideri di un avventuriero.

In soccorso è giunta un'indagine a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. L'Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) dell'Agenzia spaziale europea (ESA) è una raccolta di telecamere ottiche, fotometri e un grande rivelatore di raggi X e gamma montato all'esterno del Modulo Columbus dell'ESA sulla stazione. Per almeno due anni, osserverà le scariche elettriche generate dai temporali nell'alta atmosfera - stratosfera e mesosfera - fino alla ionosfera, il confine dello spazio. Questa struttura di osservazione della Terra consente lo studio di forti temporali e il loro ruolo nell'atmosfera e nel clima della Terra.

fulmini nell'atmosfera superiore, noti come eventi luminosi transitori, include fenomeni colorati con nomi usciti da una fiaba:sprite, elfi, e giganti.

La stazione spaziale offre a questa indagine una piattaforma di osservazione ideale per diversi motivi. La sua orbita terrestre bassa porta le osservazioni il più vicino possibile a questi fenomeni dell'atmosfera superiore. L'orbita della stazione offre anche una copertura quasi completa delle regioni tropicali e subtropicali, molti dei quali sono di difficile accesso ma sono dove si formano alcuni dei temporali più intensi. Finalmente, le osservazioni vengono effettuate in bande ottiche soggette ad assorbimento in atmosfera e quindi non utilizzabili per osservazioni a terra.

Gli sprite sono lampi causati da guasti elettrici nella mesosfera. I getti blu sono scariche di fulmini che si estendono verso l'alto attraverso la stratosfera, e gli elfi sono anelli concentrici di emissioni causate da un impulso elettromagnetico sul bordo inferiore della ionosfera. I giganti sono grandi scariche che creano un'interruzione elettrica dell'atmosfera dalla parte superiore dei temporali alla ionosfera inferiore. I lampi di raggi gamma terrestri sono un fenomeno di flash generato nella parte superiore dei temporali. L'evidenza suggerisce che la scarica di elettroni in fuga causa alcuni di questi fenomeni.

Negli anni '20, Scienziato inglese C.T.R. Wilson ha ricevuto un premio Nobel per il lavoro con una camera a nebbia che ha reso visibile la radiazione ionizzante dei raggi cosmici e dei raggi X. Ha predetto che le scariche elettriche possono verificarsi sopra i temporali nella mesosfera, e che i campi elettrici dei temporali possono accelerare gli elettroni a energie relativistiche. Gli strumenti non erano sufficientemente sensibili per fornire una risposta definitiva fino al 1993, però, quando sono stati osservati lampi di raggi X sui temporali dall'Osservatorio di raggi gamma Compton della NASA.

Nel 1990, è stata documentata la prima osservazione di uno sprite, e da allora le osservazioni terrestri e aeree hanno scoperto una moltitudine di scariche sopra i temporali, e veicoli spaziali in orbita bassa hanno osservato radiazioni di raggi X e gamma.

ASIM rappresenta un'indagine globale completa di queste altissime altitudini, eventi difficili da osservare da terra per aiutare a determinare la loro fisica e come si relazionano ai fulmini. L'indagine studia anche la formazione di nubi d'alta quota e determina quali caratteristiche rendono i temporali efficaci nel disturbare l'atmosfera d'alta quota. La ricerca migliora la comprensione dell'effetto dei temporali sull'atmosfera terrestre e contribuisce a migliori modelli atmosferici e previsioni meteorologiche e climatologiche.

"High-altitude observation allows us to study these events without the obscuring clouds, " 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, Per esempio, 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, " Ha aggiunto.

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.