Tajemnica "gigantycznych dżetów" rozwiązana. Badacze zadziwieni zjawiskami pogodowymi

Ekstremalne wyładowania elektryczne mogą przemieszczać się wysoko ponad Ziemią, nad terenem objętym burzą. Kilka obserwacji takich pogodowych incydentów udaje się przypadkowo zarejestrować każdego roku. Czasami obserwatorzy nieba mają szczęście i zdołają uwiecznić tego typu zjawiska, a raz na jakiś czas rejestrują je satelity pogodowe.

Zwykła błyskawica, towarzysząca przemianom pogody, może być wystarczająco zaskakująca i godna komentarzy. Tymczasem naukowcy doszli do wniosku, że występuje wyjątkowa odmiana tego procesu atmosferycznego. Nazwali to wyładowanie elektryczne "gigantycznym dżetem". Chodzi o rozbłyski światła, wydostające się z wierzchołków chmur i mogące sięgać aż do krawędzi kosmosu.

Badanie opublikowane w środę w czasopiśmie "Science Advances" rzuca światło na strukturę i przyczynę powstania "gigantycznych dżetów". Pierwsze takie obserwacje miały miejsce w Oklahomie 14 maja 2018 roku. Odrzutowiec, który przemieszczał się 80 km nad chmurą burzową, musiał zmierzyć się z siłą ładunku, przewyższającą 100 zwykłych błyskawic.

Naukowcy, zainspirowani zdarzeniem z Oklahomy i zdjęciem, wykonanym przez fotografa Kevina Pavilca, zabrali się za analizę tego i wielu przypadków przypadkowego uchwycenia w obiektywie wyjątkowych zdarzeń atmosferycznych. Postanowili zbadać cechy strukturalne tych wyładowań.

Levi Boggs, naukowiec z Georgia Tech Research Institute, powiedział "The Washington Post", że jego zespół przeanalizował dane satelitarne, radarowe i fale radiowe, aby zrekonstruować to, co się stało.

Naukowcom udało się opracować model dżetu w 3D. Na bazie zebranych zdjęć oraz obserwacji satelity pogodowego GOES-15, prowadzącego stałą obserwację nad wschodnimi Stanami Zjednoczonymi.

- Myślę, że te wyładowania w obrębie chmury mogą roztaczać się na odległości około 50 kilometrów ponad powierzchnią Ziemi. Ładunek wędruje do jonosfery - powiedział Boggs.

Steve Cummer, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na Duke University, zarejestrował dane elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości z szeregu pobliskich anten w pobliżu burzy. Po raz pierwszy był w stanie potwierdzić, że sygnał o wysokiej częstotliwości emitowany przez piorun, można w rzeczywistości porównać do małych strumieni elektryczności.

Burze zazwyczaj mają trójbiegunowe pole elektryczne, co oznacza, że składają się z dodatnio naładowanego obszaru w pobliżu ziemi, ujemnie naładowanego obszaru w dolnej części chmury oraz dodatnio naładowanego obszaru w pobliżu szczytu chmury. Kontrast między ładunkiem ujemnym na dnie chmury a ładunkiem dodatnim przy ziemi wyzwala piorun.

- To, co się dzieje, to tłumienie tych wyładowań z chmury do ziemi - wyjaśnił Boggs. - To zdarza się najczęściej podczas burz oceanicznych z powodów, których my, naukowcy, wciąż nie rozumiemy - dodał.

Przy braku kontrastu między chmurą a powierzchnią, w chmurach gromadzi się ładunek ujemny. Gigantyczne "dżety" mogą wtedy uwolnić nadmiar ładunku ujemnego. - Wciąż nie wiemy, jak często się pojawiają. Rocznie dochodzi do około pięciu wykrytych gigantycznych incydentów, ale mamy nadzieję, że uda nam się uzyskać znacznie więcej obserwacji - tłumaczy naukowiec.