فرادید| صدای هولناک رعد و برق و امواج انرژی روشن آن‌ها مدت‌هاست پرسش‌های علمی گیج‌کننده‌ای را برانگیخته‌اند. در حالی که بسیاری از پرسش‌ها در مورد این رعد وبرق‌های قدرتمند به قوت خود باقی هستند، یک معمای مهم و خاص، یعنی چگونگی رخ دادن درخشان‌ترین و قوی‌ترین رعد برق‌های دنیا، اخیراً پاسخ داده شده است.
به گزارش فرادید؛ رعد و برق‌های متوسط حدود ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ مگاژول انرژی تولید می‌کنند که برای روشن کردن یک لامپ ۶۰ واتی به مدت بیش از شش ماه کافی است. اصطلاح «سوپربولت» یا «ابرصاعقه» در یک مطالعه مهم منتشرشده در سال ۱۹۷۷ برای رعد و برق‌هایی با نور و انرژی ۱۰۰۰ برابر بیشتر از رعد برق‌های معمولی، ابداع شد. در حالی که این رعد و برق‌ها تنها بخش کوچکی از تمام صاعقه‌ها را شکل می‌دهند، ماهیت شدید آن‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا عملکرد طوفان‌های الکتریکی را بررسی کنند.
محققان در یک مطالعه جدید دریافتند که انرژی یک رعد و برق زمانی به طرز چشمگیری افزایش می‌یابد که یک ابر به سطح زمین نزدیک‌تر است.
آویچای اِفرایم، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: «وقتی این همبستگی را دیدیم، چشمانمان از تعجب باز شد: فکر می‌کردیم یافته بسیار مهمی است. لذت کشف چنین چیزی رویای هر دانشمندی است.»
درون ابرهای طوفانی که طیف وسیعی از دما را طی می‌کنند و می‌توانند به ارتفاع ۱۱ مایل برسند، جریان‌های شدید بالا و پایین سبب برخورد یخ و آب به یکدیگر می‌شوند و برخی ذرات را دارای بار مثبت و برخی دیگر را دارای بار منفی بجا می‌گذارند. این حالت، یک میدان الکتریکی درون ابر ایجاد می‌کند که به آن منطقه شارژ می‌گویند.
اِفرایم می‌گوید: «برای وقوع رعد و برق، به یخ نیاز است و یخ فقط زیر صفر درجه سانتیگراد، در ایزوترم صفر (مرز پایین منطقه شارژ) شکل می‌گیرد. جایی در این منطقه، رعد و برق ایجاد می‌شود. وقتی فاصله بین این منطقه و اقیانوس‌ها یا فلات‌ها کوتاه‌تر باشد، انرژی بسیار بیشتر می‌شود.»
این عکس که در ۵ آگوست ۲۰۲۳ گرفته شده، صاعقه‌ای را نشان می‌دهد که بر فراز دریای آدریاتیک در سواحل ماکارسکا، کرواسی در حال وقوع است. در حالی که بیشتر رعد و برق‌ها به زمین برخورد می‌کنند، بیشتر ابرصاعقه‌ها روی آب در مناطقی مانند مدیترانه و اقیانوس اطلس شمالی رخ می‌دهند.
تحقیقات اِفرایم از یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ نشات گرفته است. این مطالعه نشان داد ابرصاعقه‌ها در بخش‌های خاصی از جهان رخ می‌دهند: دریای مدیترانه، شمال شرقی اقیانوس اطلس و یکی از بلندترین فلات‌های روی زمین، یعنی آلتیپلانو در بولیوی و پرو.
افرایم می‌گوید: «ما شروع کردیم به فکر کردن به این که این سه منطقه چه وجه اشتراکی دارند؟ چرا جاهای دیگر نه؟»
محققان در جستجوی پاسخ، داده‌های مجموعه‌ای از ردیاب‌های امواج رادیویی صاعقه را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کردند که حاوی زمان، مکان و انرژی دقیق صاعقه‌های بین سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۸ بود. سپس از داده‌ها برای تعیین شرایط پیرامونی طوفان‌ها، مانند ارتفاع سطح زمین و آب، ارتفاع منطقه شارژ، پایه ابر و درجه حرارت بالا و غلظت ایروسل استفاده شد.
افرایم قبلاً دیده بود که ایروسل‌ها سبب تقویت رعد و برق می‌شوند و ابتدا فکر می‌کرد شاید آن‌ها در وقوع ابرصاعقه‌ها نقش داشته باشند. هرچند که دریافت ایروسل‌ها بر فرکانس صاعقه‌ها اثر می‌گذارند، اما نقش مهمی در قدرت صاعقه بازی نمی‌کنند. بلکه، فاصله بین منطقه شارژ یک ابر و سطح سیاره است که بر انرژی یک رعد و برق اثر می‌گذارد.
مایکل پترسون، دانشمند جوی در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس که در مطالعه جدید شرکت نداشته می‌گوید: «هر پیشرفتی در فهم ابرصاعقه‌ها جذاب است. آن‌ها بسیار نادر هستند و ردیابی‌شان دشوار است.»
پترسون می‌گوید: «حل این مسئله دشوار است چون این ابرصاعقه‌ها به ندرت اتفاق می‌افتند، شاید چند بار در هر سال. ما در مورد چگونگی پدید آمدن [ابرصاعقه‌ها] مطالعات پایه‌ای زیادی نداریم و امیدواریم این تحقیق بخشی از آن را ارائه دهد.»
مطالعه صاعقه‌های آینده
اِفرایم خاطرنشان می‌کند که درک علت ایجاد ابرصاعقه‌ها برای تعیین اینکه آن‌ها چگونه می‌توانند بر جامعه اثر بگذارند، مهم است.
او می‌گوید: «ابرصاعقه‌ها روی زیرساخت‌ها، توربین‌های بادی، کشتی‌ها و هواپیماها اثر آنی می‌گذارد؛ این‌ها چیزهایی هستند که ما استفاده می‌کنیم. این چیزها می‌توانند رعد و برق متوسط را تا حدودی جذب خود کنند، اما ابرصاعقه ممکن است سبب ذوب یا آسیب جدی شود.»
اِفرایم می‌گوید تحقیقات در مورد اثرات پیچیده گرمایش جهانی روی فعالیت ابرصاعقه‌ها ناشناخته باقی مانده است، اما احتمالاً در آینده تمرکزی بیشتری روی آن خواهد شد. سطوح بالاتر رطوبت در جو که می‌تواند با گرم شدن سیاره رخ دهد، ممکن است منجر به تشکیل منطقه شارژ در ارتفاع بالاتری شود و فرکانس ابرصاعقه‌ها را کاهش دهد. برعکس، تغییرات ناشی از آب و هوا در بادها و تندبادها می‌تواند جریانی از هوای سرد را به سمت استوا بیاورد، جایی که با هوای گرم و مرطوب برخورد می‌کند و ناحیه شارژ را پایین می‌آورد و ابرصاعقه‌های بیشتری ایجاد می‌کند.
افرایم می‌گوید: «این موضوع بسیار پیچیده است، چون ما هنوز نمی‌توانیم با قطعیت بگوییم چه چیزی بر چه چیزی اثر می‌گذارد، اما قطعاً چیزی است که می‌توان از آن مدل‌سازی کرد. فکر می‌کنم این تأثیر تحقیقات ماست، ما قطعه بزرگی از پازل را پیدا کردیم و این اطلاعات اکنون می‌تواند پیاده‌سازی و در مدل‌های جهانی گنجانده شود.»
مترجم: زهرا ذوالقدر
منبع: faradeed-155736
