في 22 أكتوبر 2017 ، أصدرت غيوم العاصفة المتجمعة فوق وسط الولايات المتحدة وميضًا من البرق الضخم لدرجة أنه أضاء سماء فوق تكساس وأوكلاهوما وكانساس. على امتداد أكثر من 310 أميال (500 كيلومتر) أفقيًا عبر هذه الولايات الثلاث ، كانت الهزة غير مسبوقة إلى حد أن مجموعة من الباحثين كتبوا دراسة حولها ، واصفين إياها بأنها "فلاش كبير": كانت واحدة من أطول ومضات البرق المسجلة على الإطلاق.
عادة ، يبلغ طول ومضات البرق العادية ما بين 0.6 ميل و 20 ميل (1 و 20 كم) فقط. ولكن كما كشفت تقنيات رسم الخرائط المعقدة بشكل متزايد ، فإن بعض البراغي الضخمة حقًا تتصدع فوق رؤوسنا. تثير هذه الاكتشافات الأخيرة سؤالًا مثيرًا للاهتمام: ما مدى حجم البرق في الواقع؟ وهل يجب أن نقلق بشأن هؤلاء أصحاب الوزن الثقيل في الغلاف الجوي؟
ينشأ البرق في السحب العاصفة عندما تتطور شحنة موجبة قوية في منطقة واحدة من السحابة وتتطور شحنة سالبة قوية في منطقة أخرى ، مما يخلق قوى كهربائية بينهما. قال دون ماك جورمان ، وهو فيزيائي وكبير الباحثين في المحيط الوطني: "بدأ وميض البرق في منطقة تكون فيها القوى الكهربائية قوية للغاية. إنها تصبح قوية بما يكفي بحيث لا يستطيع الهواء تحمل القوة الكهربائية ويتعطل". وإدارة الغلاف الجوي (NOAA) ، ومؤلف الورقة حول 2017 megaflash.
وهذا يعني أنه مع نمو القوة الكهربائية ، فإنها تكسر قوة عزل الهواء ، والتي عادة ما تبقي مناطق ذات شحنة مختلفة منفصلة عن بعضها البعض. يعتقد الباحثون أن هذا يحدث لأن تراكم القوة الكهربائية المفرطة يبدأ في تسريع الإلكترونات الحرة في الهواء - تلك غير المرتبطة بذرة أو جزيء - والذي يطرق بدوره إلكترونات أخرى تفقد من ذراتها وجزيئاتها ، كما يوضح MacGorman. يستمر هذا ، مما يسرع المزيد والمزيد من الإلكترونات: "العلماء يصفون هذه العملية بانهيار إلكتروني ، وهذا ما نعنيه عندما نقول أن الهواء ينهار ،" أخبر MacGorman Live Science.
يؤدي هذا في النهاية إلى إنشاء قناة ساخنة جدًا في الهواء تعمل مثل الأسلاك ، والتي تنمو نهاياتها للخارج باتجاه الشحنات الإيجابية والسلبية التي تسببت في الانهيار. تربط القناة المتنامية في النهاية الشحنات الإيجابية والسلبية ، وعندما تفعل ذلك ، فإنها تثير التيار الكهربائي الهائل الذي نعرفه على أنه وميض برق.
قال ماكجرمان: "فكر في الأمر على أنه شرارة عملاقة نمت عبر السحابة".
في بعض الأحيان ، لا تحتوي المنطقة السفلية من السحابة ، التي تحتوي عادةً على شحنة موجبة ، على شحنة كافية من تلقاء نفسها لإيقاف القناة. لذا يستمر صاعقة البرق في النمو ، وتمتد لأسفل نحو الأرض. أثناء قيامها بذلك ، فإنها توجه شرارة تصاعدية من الأرض لمواجهتها - مما يؤدي إلى وميض برق مع تيارات كهربائية ضخمة تنقل بعض شحنة العاصفة إلى الأرض. هذه القنوات السحابية على الأرض هي ما يصور معظمنا عندما نفكر في البرق. تلك الشوكات الحية التي تضرب الأرض.
ولكن ما العوامل التي تحد من حجم هذه البراغي الضخمة؟
يحاول الباحثون الإجابة على هذا السؤال منذ عقود. عموديًا ، يقتصر مدى الفلاش على ارتفاع سحابة العاصفة ، أو المسافة من الأرض إلى قمتها - والتي يبلغ ارتفاعها حوالي 12 ميلاً (20 كم) في أعلى. ولكن أفقيًا ، يوفر نظام السحابة الشامل مساحة أكبر للعب بها.
في عام 1956 ، أظهر خبير أرصاد جوية يدعى Myron Ligda هذا عندما استخدم الرادار لاكتشاف أطول وميض برق سجله أي شخص في تلك المرحلة: صاعقة امتدت 60 ميلًا (100 كم).
ثم في عام 2007 ، حطم الباحثون الرقم القياسي من خلال تحديد وميض فوق ولاية أوكلاهوما التي يبلغ طولها 200 ميل (321 كم). وأخرجت الدراسة الأخيرة التي أجراها ماكجرمان وزملاؤه هذا الرقم خارج الحديقة. حسب الباحثون ، كان الضوء المنبعث من هذا الفلاش قويًا جدًا لدرجة أنه أضاء منطقة أرضية تبلغ 26000 ميل مربع (67،845 كيلومتر مربع). لكن حتى هذا الفلاش تم تجاوزه الآن: وصفت دراسة حديثة أخرى في مجلة JGR Atmospheres فلاش يمتد 418 ميلاً (673 كم).
مثل هذه العدسات الضخمة نادرة. ولكن الآن بما أننا نمتلك التكنولوجيا اللازمة لاكتشافها ، فإننا نجدها بشكل أكثر تكرارًا. بدلاً من الاعتماد فقط على الأنظمة الأرضية التي تستخدم الهوائيات والرادار لكشف البرق ، بدأ الخبراء في مراقبته من نقطة مختلفة تمامًا: الأقمار الصناعية. تم قياس كل من الومضات القياسية الأخيرة باستخدام تقنية تسمى Geostationary Lightning Mapper ، وهو مستشعر موجود على اثنين من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض ، والذي يوفر صورة موسعة لأنظمة العواصف أدناه.
قال ماكجرمان: "يستجيب هذا النظام للضوء المنبعث من قمة سحابة ، لذلك نرى الضوء من ومضات البرق ويمكننا بعد ذلك رسمه ، في جميع أنحاء نصف الكرة الأرضية".
إلى جانب بيانات من نظام أرضي يسمى Lightning Mapping Array ، رسمت بيانات الأقمار الصناعية المرئية عالية الدقة صورة للمدى الهائل لفلاش البرق في أكتوبر 2017.
ومع ذلك ، ما زلنا في الظلام حول كيفية نمو هذه الإضاءة الكهربائية الضخمة لفترة طويلة. يعتقد الباحثون أن حجم السحابة هو عامل واحد ، لأنه كلما كان نظام السحابة أكبر ، كلما زادت احتمالية حدوث ومضات البرق داخله. يضيف MacGorman أيضًا أن هناك حاجة إلى "عمليات متوسطة الحجم - تدفقات رياح واسعة النطاق تتيح ربط هذا النظام معًا للاستمرار لفترة طويلة."
إذن ، مع المرحلة التي رسمتها هذه السحب الوحشية ، ما الذي يحدث بالفعل داخلها؟ قال كريستوفر إميرسيك ، الباحث الزائر الذي يدرس كهربة العواصف الرعدية في جامعة مانشستر ، في المملكة المتحدة: "يبدو أن هذه الرموش الضخمة مثل سلسلة متواصلة من التصريفات في تتابع وثيق للغاية".
ويفترض أنه إذا كان نظام السحابة مشحونًا للغاية عبر مساحة كبيرة ، فيمكن أن تنتشر سلسلة من التصريفات من خلاله مثل خط من الدومينو المتساقط. "إذا تم إعداد جميع قطع الدومينو بدون فجوة كبيرة جدًا ، فسيؤدي أحدها إلى حدوث سلسلة أخرى من الإطلالات. وإلا" يفشل "، وفي هذه الحالة ، ستحصل على حدث برق مكاني صغير فقط بدلاً من فلاش كبير." أخبرت Emersic Live Science.
كلما كانت السحابة الأم أكبر ، كلما زادت الفرصة لمواصلة التفريغ. وقالت إيميرسيك: "ولهذا السبب يمكن أن تكون الرموش الضخمة ، من حيث المبدأ ، كبيرة مثل السحابة الأم ، إذا كان هيكل الشحن مواتياً".
هذا يعني أيضًا أنه من المحتمل أن تكون هناك ومضات أكبر بكثير مما رأيناه بالفعل. قال ماكجرمان "العواصف يمكن أن تصبح أكبر من".
وبعبارة أخرى ، ما زلنا لا نعرف بالضبط حجم أكبر صاعقة برق.
على الرغم من صورة نهاية العالم التي يرسمونها ، فإن الرموش الضخمة ليست بالضرورة أكثر خطورة من البرق العادي: "إن الفلاش المكاني المكاني لا يعني بالضرورة أنه يحمل المزيد من الطاقة" ، أوضح إيميرسيك.
ومع ذلك ، نظرًا لأن أنظمة السحابة التي تنشأ منها واسعة جدًا ، فقد يكون من الصعب التنبؤ بضربات الضربة الكبيرة.
وقال إيميرسيك "مثل هذه الأحداث يمكن أن تؤدي في كثير من الأحيان إلى ضربات برية بعيدة عن نشاط البرق الرئيسي في القلب الحراري". "يمكن لشخص ما على الأرض أن يظن أن العاصفة قد مرت ، ولكن تفاجأ به أحد هذه التصريفات المكانية المكثفة على ما يبدو من أي مكان."
وقالت إيميرسك إنه من المحتمل أيضًا أنه في عالم الاحترار ، قد يكون هناك ارتفاع في أنواع العواصف التي تؤدي إلى ظهور شروخ ضخمة. "وبشكل غير مباشر ، يمكن أن يجعل الظروف أكثر احتمالا ، وبالتالي زيادة تواترها."
في الوقت الحالي ، على الرغم من أن الخطوط العريضة ليست شائعة: يقدر MacGorman أنها لا تشكل سوى 1 ٪ من ومضات البرق بشكل عام. ومع ذلك ، فإن الباحثين أمثاله سيواصلون الصيد - ولا شك يكتشفون - حتى عملاق أكبر علينا أن نتعجب منه.
