Tajemnica "gigantycznych dżetów" rozwiązana. Badacze zadziwieni zjawiskami pogodowymi
Pogoda potrafi zaskakiwać i być szczególnie niebezpieczna. Okazuje się, że podczas gwałtownych, burzowych wyładowań atmosferycznych piorun nie uderza tylko w ziemię. Czasami unosi się w górę.
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.
Badacze zadziwieni zjawiskami pogodowymi
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.
