這些高空大氣放電現象可以用圖1 來加以分類
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如上圖所示，『紅色精靈』是一種由雲對地正極放電(positive cloud-to-ground lightning strokes)，在高於雲層頂的高空中所引起的巨大紅色閃光。這一現象首先由Minnesota大學的教授們以攝影機紀錄下來(R. D. Franz, R. J. Nemzek and J. R. Winckler, 1990)，從此之後，許多的研究團體對這種奇特的現象感到興趣，並設法提出這種自然現象背後的可能機制，成為一個熱門的研究課題。藉由美國太空總署的研究噴射機之協助，第一個彩色『紅色精靈』的照片是由阿拉斯加大學的紅色精靈研究團隊(sprites research team)於1996年所攝得。
『紅色精靈』是近年來所發現數種由閃電所引起的於中高空所發生的現象之一，其可能的成因如下：
 A |  B |  C |
| ▲圖3 (摘自 Scientific American) | ||
這種現象有許多是人眼可見的，但長久以來並不為人們所知，究其原因在於本來在高空中就存在一些閃電現象，因此上述的現象並不會特別引起科學家們的注意。如 眾所週知，高空閃電現象源自高空大氣的氣體分子受到來自太陽光的紫外線的撞擊，使得一些電子脫離原有分子，此一過程產生了一層圍繞地球的電離層，此為環繞 地球的導電層。因此，不止有雷雲和地表之間存在有電位差，雷雲和電離層間也可以存在很大的電位差。在這個強大的電位差的驅策之下，理論上為絕綠體的空氣會 被打穿，因此，可以在雷雲和地表或雷雲和電離層間建構出可以傳遞大量電流的通路，這就是所謂的閃電現象。
但由於隨著高度愈來愈高，空氣的密度愈來愈低，由於空氣分子稀少，在極高空所發產的放電現象，其顏色並不像在地面上常見的閃電一般，只有約為人眼可見的紅 色光茫。因此，科學家必須使用高感度的攝影機才可以在黑暗的天空中紀錄到這種高空閃電的現象。這種微弱的亮度和短暫的持續時間造成研究上的極大挑戰，即使 如此，在經短短幾年的研究之後已有重大的成就。
『藍色噴流』(Blue Jet) 是一種局限在低於40公里大氣層中的一種現象，並且較難觀測，圖4所示的是藍色噴流的彩色照片。由照片中可以看出噴流放出深藍色的光茫，這種光線無法輕易的穿過厚重的大氣層底部，因此要觀測這種現象必須要位於底部大氣層之上。
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◤圖4 (摘自  A |  B |
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| ▲圖5 (摘自 Scientific American) | |
ELVES 就如同紅色精靈一樣是一種由電場強度異常的閃電所引起，發生在高空的現象， 它呈現出一種火紅色、扁平的形狀。由強烈閃電所放出的電磁脈衝 (electromagnatic pulse)會產生ELVS。本質上，這種強烈的電波是以閃電為中心， 以光速傳遞的電波(如圖6所示)。當這個電磁脈衝的向上傳遞的部分(圓殼部分)達到大氣 中的臨界高度(約為75至100公里)時，本身所帶的電場有效率對電子加速，這些加速後的 電子會撞擊空氣分子並將其提昇至可以發光的激發狀態。這種機制產生了以球殼和臨界層 之交點為軸心，向外擴張的光環。這個交會區擴張的很快，因此，擴張的光環表現出 如扁平盤子的形狀。
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| ▲圖6 (摘自 Scientific American) |
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| ▲圖 7 為 Stephen B. Mende 所拍攝到ELVS的照片。 |
ELVES和紅色精靈同時發生，但比較快消失。由以下所攝得的連續照片可以了解其發生的 時序。(A)當在閃電發生之前，天空是一片黑暗。(B)閃電由雲端產生，在同一時間亦在中氣層(mesosphere)的高空中引起扁平的ELVS。(C)一瞬間，紅色精靈自此一部分的大氣中 噴出。(D)最後，ELVS消失只剩下紅色精靈。
 (A) |  (B) |
 (C) |  (D) |
| ▲圖片: Stephen B. Mende | |
