01 октомври 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Космически мълнии, докоснали ръба на космоса, са 100 пъти по-мощни от тези на Земята (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 10 август 2022 в 00:01 59320
Тази серия изображения, взета от видеоклип, показва образуването на гигантски джет мълния над Оклахома през май 2018 г. Кредит: Chris Holmes

Подробно 3D изследване на мощен електрически разряд, който се издигна на 80-100 км в космоса над гръмотевична буря в Оклахома, предостави нова информация за неуловим атмосферен феномен, известен като гигантски джетове (струйни потоци). Изригването над Оклахома представлява най-мощният гигантски джет, изследван досега, носещ 100 пъти повече електрически заряд от типична мълния при гръмотевична буря.

Гигантският струен поток е пренесъл около 300 кулона електрически заряд в йоносферата - долната граница на космоса - от гръмотевичната буря. Обикновените мълнии пренасят по-малко от пет кулона между облака и земята или вътре в облаците. Възходящият разряд включваше сравнително хладни (около 200 градуса по Целзий) струи плазма, както и структури, наречени водачи (leaders), които са много горещи - над 4 400° С.

"Успяхме да картографираме този гигантски джет в 3D с наистина висококачествени данни", разказва Леви Богс (Levi Boggs), учен в Технологичния изследователски институт на Джорджия (GTRI) и автор на статията. "Успяхме да видим източници с много висока честота (УКВ) над върха на облака, които досега не са били наблюдавани с такава степен на детайлност. Използвайки сателитни и радарни данни, успяхме да научим къде се намира много горещата водеща част на разряда над облака."

Кредит: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abl8731

Богс работи с изследователски екип от няколко организации, включващ Асоциацията на университетите за космически изследвания (USRA), Тексаския технически университет, Университета на Ню Хемпшир, Каталунската политехника, Университета Дюк, Университета на Оклахома, Националната лаборатория за силни бури на NOAA и Националната лаборатория в Лос Аламос. Изследването е публикувано в Science Advances.

Стив Къмър (Steve Cummer), професор по електротехника и компютърно инженерство в Университета Дюк, използва електромагнитните вълни, които мълниите излъчват, за да изучава мощното явление. Той управлява изследователски обект, в който сензори, наподобяващи конвенционални антени, са разположени в иначе празно поле в очакване да уловят сигнали от локално възникващи бури.

"УКВ и оптичните сигнали окончателно потвърдиха онова, което изследователите подозираха, но все още не бяха доказали: че УКВ радиовълните от мълниите се излъчват от малки структури, наречени стримери, които се намират в самия връх на развиващата се мълния, докато най-силният електрически ток протича значително зад този връх в електропроводим канал, наречен водач", заявява Къмър.

Дъг Мах (Doug Mach), съавтор на статията от Асоциацията на университетите за космически изследвания (USRA), отбеляза, че изследването е уникално с това, че определя, че 3D локациите за оптичните емисии на мълниите са доста над върховете на облаците.

Източниците за радиокартиране се простират нагоре от конвективната структура на бурята. Сивата равнина представлява върха на бурята. Кредит: Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abl8731

"Фактът, че гигантският струен поток е бил засечен от няколко системи, включително Lightning Mapping Array и два геостационарни оптични инструмента за мълнии, е уникално събитие и ни дава много повече информация за гигантските струйни потоци", посочва Мах. "По-важното е, че вероятно за първи път гигантски джет е бил триизмерно картографиран над облаците с набора от инструменти на геостационарната система за картографиране на мълнии (GLM)."

Гигантските джетове са наблюдавани и изучавани през последните две десетилетия, но тъй като няма специална система за наблюдение, която да ги търси, откритията са редки. Богс научава за събитието в Оклахома от свой колега, който му разказва за гигантски струен поток, заснет от любител, който е имал в действие камера за слабо осветление на 14 май 2018 г.

По щастливо стечение на обстоятелствата събитието се е случило на място с близка УКВ система за картографиране на мълнии, в обхвата на два метеорологични радара от следващо поколение (NEXRAD) и достъпно за инструментите на спътниците от мрежата на NOAA за геостационарни оперативни спътници за околната среда (GOES). Богс установява, че данните от тези системи са налични, и работи с колегите си, за да ги събере за анализ.

"Подробните данни показват, че тези студени потоци започват разпространението си точно над върха на облака", обяснява Богс. "Те се разпространяват чак до долната йоносфера на височина 80-100 километра като осъществяват пряка електрическа връзка между върха на облака и долната йоносфера, която е долната граница на космоса."

Тази връзка осъществява пренос на хиляди ампери ток за около секунда. Разрядът нагоре прехвърля отрицателния заряд от облака към йоносферата, което е характерно за гигантските джетове.

Данните показват, че докато разрядът се издига от върха на облака, УКВ радиоизточниците са засечени на височина от 22 до 45 километра, докато оптичните емисии от водачите на мълниите остават близо до върха на облака на височина от 15 до 20 километра. Едновременните 3D радио- и оптични данни показват, че УКВ мрежите за мълнии откриват емисии от короната на стриймърите, а не от канала на водачите, което има мащабно значение за физиката на мълниите извън тази на гигантските струйни мълнии.

Защо гигантските джетове изстрелват заряд в космоса? Изследователите предполагат, че нещо може да блокира потока на заряда надолу - или към други облаци. Записите от събитието в Оклахома показват слаба гръмотевична активност на бурята, преди да изстреля рекордната гигантска струя.

"По някаква причина обикновено се наблюдава потискане на разрядите от облака към земята", коментира Богс. "Налице е натрупване на отрицателен заряд, а след това смятаме, че условията в горната част на бурята отслабват най-горния слой заряд, който обикновено е положителен. При отсъствието на мълниите, които обикновено наблюдаваме, гигантската струя може да облекчи натрупването на излишен отрицателен заряд в облака."

Засега има много въпроси без отговор за гигантските джетове, които са част от клас загадъчни преходни светлинни събития. Това е така, защото наблюденията им са редки и се случват случайно - от пилоти или пътници на самолети, които ги виждат, или от наземни наблюдатели, работещи с камери за нощно сканиране.

Оценките за честотата на гигантските струйни потоци варират от 1 000 на година до 50 000 на година. За тях се съобщава по-често в тропическите райони на земното кълбо. Гигантският джет в Оклахома обаче - който е бил два пъти по-мощен от следващия по сила - не е бил част от система от тропически бури.

Освен че са нови, гигантските джетове биха могли да окажат влияние върху работата на спътниците на ниска околоземна орбита, смята Богс. С изстрелването на все повече такива космически апарати влошаването на сигнала и проблемите с производителността могат да станат по-значими. Гигантските джетове биха могли да повлияят и на технологии като радарите за наблюдение на хоризонта, които отразяват радиовълни от йоносферата.

Справка: Levi D. Boggs et al, Upward propagation of gigantic jets revealed by 3D radio and optical mapping, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abl8731

Източник: New information on 'gigantic jet' lightning bursts that reach toward space
John Toon, Georgia Institute of Technology


Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.