Sprites are complex transient plasma discharges that consist of many plasma filaments named streamers. They are produced high above thunderstorms. Sprites are known to produce electromagnetic radiation observed typically in the extremely low (ELF), ultra low (ULF), to as high as medium frequency (MF) radio bands. Recent research work showed that head-on streamer collisions lead to a reinforcement of the electric field over a short time scale, typically a few picoseconds at ground-level. The use of the similarity laws leads to a corresponding time scale on the order of a fraction of a microsecond at 50 km altitude, which opens the eventuality for HF-VHF emissions from sprites. In this study, using a multifluid streamer model paired with an antenna model assimilating the streamer as a straight segment. We simulate head-on collision between two streamers with opposite polarities in order to evaluate their electromagnetic emissions. We report numerical prediction of the electromagnetic signature for 50, 60, 70, and 80 km altitudes. The magnetic field radiated varies over four orders of magnitude, between less than 0.1 fT and 7 pT. Comparing the spectral density from the head-on collision between two streamers with IME-HF (TARANIS), ICE (DEMETER), and FORTE RF payload, we find that IME-HF and ICE could detect these signatures. We compare these results with sensitive ground-based instruments like the radiotelescope NenuFAR, and show that detections of such events might be possible with this type of fast and sensitive radiotelescopes.

中文翻译：

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来自 Sprite 拖缆碰撞的 HF-VHF 电磁辐射

精灵是复杂的瞬态等离子放电，由许多称为流光的等离子丝组成。它们是在雷暴之上产生的。众所周知，精灵会产生通常在极低 (ELF)、超低 (ULF) 到中频 (MF) 无线电频段中观察到的电磁辐射。最近的研究工作表明，正面的拖缆碰撞会导致电场在短时间内增强，通常在地面几皮秒。相似性定律的使用导致在 50 公里高度上对应的时间尺度为几分之一微秒，这为精灵的 HF-VHF 发射打开了可能性。在这项研究中，使用多流体拖缆模型与天线模型配对，将拖缆同化为直线段。我们模拟具有相反极性的两条拖缆之间的正面碰撞，以评估它们的电磁辐射。我们报告了 50、60、70 和 80 公里高度的电磁特征的数值预测。辐射的磁场变化超过四个数量级，在小于 0.1 fT 和 7 pT 之间。比较两个拖缆与 IME-HF (TARANIS)、ICE (DEMETER) 和 FORTE RF 有效载荷正面碰撞的频谱密度，我们发现 IME-HF 和 ICE 可以检测到这些特征。我们将这些结果与敏感的地面仪器（如射电望远镜 NenuFAR）进行了比较，并表明使用这种快速而灵敏的射电望远镜可以检测到此类事件。我们报告了 50、60、70 和 80 公里高度的电磁特征的数值预测。辐射的磁场变化超过四个数量级，在小于 0.1 fT 和 7 pT 之间。比较两个拖缆与 IME-HF (TARANIS)、ICE (DEMETER) 和 FORTE RF 有效载荷正面碰撞的频谱密度，我们发现 IME-HF 和 ICE 可以检测到这些特征。我们将这些结果与敏感的地面仪器（如射电望远镜 NenuFAR）进行了比较，并表明使用这种快速而灵敏的射电望远镜可以检测到此类事件。我们报告了 50、60、70 和 80 公里高度的电磁特征的数值预测。辐射的磁场变化超过四个数量级，在小于 0.1 fT 和 7 pT 之间。比较两个拖缆与 IME-HF (TARANIS)、ICE (DEMETER) 和 FORTE RF 有效载荷正面碰撞的频谱密度，我们发现 IME-HF 和 ICE 可以检测到这些特征。我们将这些结果与敏感的地面仪器（如射电望远镜 NenuFAR）进行了比较，并表明使用这种快速而灵敏的射电望远镜可能检测到此类事件。比较两个拖缆与 IME-HF (TARANIS)、ICE (DEMETER) 和 FORTE RF 有效载荷正面碰撞的频谱密度，我们发现 IME-HF 和 ICE 可以检测到这些特征。我们将这些结果与敏感的地面仪器（如射电望远镜 NenuFAR）进行了比较，并表明使用这种快速而灵敏的射电望远镜可以检测到此类事件。比较两个拖缆与 IME-HF (TARANIS)、ICE (DEMETER) 和 FORTE RF 有效载荷正面碰撞的频谱密度，我们发现 IME-HF 和 ICE 可以检测到这些特征。我们将这些结果与敏感的地面仪器（如射电望远镜 NenuFAR）进行了比较，并表明使用这种快速而灵敏的射电望远镜可以检测到此类事件。