2017. gada 22. oktobrī negaisa mākoņi, kas pulcējās virs Amerikas Savienoto Valstu centrālās daļas, izlaida tik milzīgu zibspuldzi, ka tas apgaismoja debesis virs Teksasas, Oklahomas un Kanzasas. Horizontāli novirzot vairāk nekā 310 jūdzes (500 kilometrus) šajos trīs štatos, grūdiens bija tik nebijis, ka pētnieku grupa uzrakstīja pētījumu par to, aprakstot to kā “megafluksu”: Tas bija viens no garākajiem zibens zibšņiem, kāds jebkad reģistrēts.
Parasti regulāru zibspuldzi mēra tikai no 0,6 jūdzēm (1 līdz 20 km). Bet, kā atklājās aizvien sarežģītākas kartēšanas tehnikas, virs mūsu galvām krakšķ dažas patiesi kolosālas skrūves. Šie nesenie atklājumi rada interesantu jautājumu: Cik lielu patiesībā var iegūt zibens? Un vai mums vajadzētu uztraukties par šiem atmosfēras smagsvariem?
Zibens rodas negaisa mākoņos, kad vienā mākoņa reģionā veidojas spēcīgs pozitīvs lādiņš, bet citā - spēcīgs negatīvs lādiņš, starp tiem veidojot elektriskos spēkus. "Zibens zibspuldze tiek iedarbināta reģionā, kur elektriskie spēki ir ārkārtīgi spēcīgi. Tie kļūst pietiekami spēcīgi, ka gaiss vairs nespēj izturēt elektrisko spēku un sabojājas," sacīja Dons Makgremans, fiziķis un Nacionālā okeāna vecākais pētnieks. un Atmosfēras pārvalde (NOAA), kā arī darba par 2017. gada megafāzi autore.
Tas nozīmē, ka, pieaugot elektriskajam spēkam, tas sabojā gaisa izolācijas spēku, kas parasti atšķirīgas lādēšanas zonas atšķir viens no otra. Pētnieki domā, ka tas notiek tāpēc, ka pārmērīga elektriskā spēka uzkrāšanās sāk paātrināt gaisā esošos brīvos elektronus - tos, kas nav saistīti ar atomu vai molekulu -, kuri savukārt klauvē citus elektronus, kas ir brīvi no saviem atomiem un molekulām, skaidroja MakGormans. Tas turpinās, paātrinot arvien vairāk elektronu: "Zinātnieki šo procesu sauc par elektronu lavīnu, un tas ir tas, ko mēs domājam, kad mēs sakām, ka gaiss sabojājas," MacGorman stāstīja Live Science.
Tas galu galā rada ļoti karstu kanālu gaisā, kas darbojas kā vads, kura gali aug uz āru pret pozitīvajiem un negatīvajiem lādiņiem, kas izraisīja sabrukumu. Pieaugošais kanāls galu galā savieno pozitīvos un negatīvos lādiņus, un, kad tas notiek, tas iedarbina milzīgo elektrisko strāvu, ko mēs pazīstam kā zibens zibspuldzi.
"Padomājiet par to kā par milzu dzirksteli, kas izaugusi caur mākoni," sacīja MacGormans.
Dažreiz mākoņa apakšējam reģionam, kas parasti satur pozitīvu lādiņu, pats par sevi nav pietiekami daudz lādiņa, lai apturētu kanālu. Tātad zibens skrūve turpina augt, virzoties uz leju zemes virzienā. To darot, tas no zemes izrauj augšupvērstu dzirksteli, lai to sasniegtu - izsauc zibspuldzi ar milzīgām elektriskām strāvām, kas daļu vētras lādiņa nogādā zemē. Šie mākoņi-zeme kanāli ir tas, ko vairums no mums parasti attēlo, domājot par zibens; tās spilgtās dakšas, kas sit pret Zemi.
Bet kādi faktori ierobežo šo masīvo skrūvju izmēru?
Pētnieki ir mēģinājuši atbildēt uz šo jautājumu gadu desmitiem ilgi. Vertikāli zibspuldzes intensitāti ierobežo negaisa mākoņa augstums vai attālums no zemes līdz tā virsotnei, kas ir aptuveni 20 jūdzes (20 km) augstākajā augstumā. Bet horizontāli plaša mākoņu sistēma nodrošina daudz vairāk iespēju spēlēt.
Atpakaļ 1956. gadā meteorologs ar nosaukumu Myron Ligda to parādīja, kad viņš izmantoja radaru, lai noteiktu garāko zibens zibspuldzi, kādu kāds jebkad tajā laikā bija ierakstījis: skrūvi, kuras darbības joma bija 60 jūdzes (100 km).
Tad 2007. gadā pētnieki lauza rekordu, identificējot zibspuldzi virs Oklahomas štata, kas bija 200 jūdžu (321 km) garš. Nesen veiktais MacGormana un viņa kolēģu pētījums šo numuru izcēla no parka. Šīs zibspuldzes izstarotā gaisma bija tik spēcīga, ka tā apgaismoja zemes platību 26 000 kvadrātjūdzes (67,845 kvadrātkilometri), aprēķināja pētnieki. Bet pat šī zibspuldze tagad ir pārspēta: citā nesenā žurnālā JGR Atmospheres veiktajā pētījumā aprakstīts zibspuldzes darbības rādiuss 418 jūdzes (673 km).
Šādas milzīgas zibspuldzes ir reti sastopamas. Bet tagad, kad mums ir tehnoloģija to noteikšanai, mēs tos atrodam biežāk. Tā vietā, lai paļautos tikai uz zemes bāzētām sistēmām, kuras zibens noteikšanai izmanto antenas un radaru, eksperti to ir sākuši novērot no pavisam cita viedokļa: satelītiem. Abas nesenās rekordlielas zibspuldzes tika mērītas, izmantojot tehnoloģiju ar nosaukumu Ģeostacionārs zibens uztvērējs - sensors, kas atrodas uz diviem satelītiem, kas riņķo ap Zemi, un tas sniedz plašu attēlu zemāk esošajām vētru sistēmām.
"Šī sistēma reaģē uz gaismu, ko izstaro no mākoņa augšdaļas, tāpēc mēs redzam gaismu no zibspuldzes un pēc tam varam to kartēt, gandrīz visā šajā puslodē," sacīja MacGormans.
Apvienojumā ar datiem no zemes bāzes sistēmas, ko sauc par Lightning Mapping Array, šie augstas izšķirtspējas vizuālie satelīta dati uzzīmēja priekšstatu par zibens zibspuldzes milzīgo apjomu 2017. gada oktobrī.
Tomēr mēs joprojām tumsā domājam, kā tieši šie milzīgie elektriskie apgaismojumi tik ilgi aug. Pētnieki uzskata, ka mākoņu lielums ir viens no faktoriem, jo jo lielāka ir mākoņu sistēma, jo lielāks ir potenciāls zibens uzliesmojumiem tajā. Nepieciešami arī MacGorman piebilde, ka ir noteikti "mesoscale procesi - liela mēroga vēja plūsmas, kas ļauj šo sistēmu sasaistīt, lai ilgstoši pastāvētu".
Tātad, kas notiek ar skatu, kuru nosaka šie briesmoņu mākoņi, kas patiesībā notiek tajos? "Šie milzīgie zibšņi šķiet kā nepārtraukta izlāde ļoti ciešā secībā," sacīja Kristofers Emersiks, zinātniskais līdzstrādnieks, kurš studē negaisa elektrifikāciju Mančesteras universitātē, ASV.
Viņš izvirza hipotēzi, ka, ja mākoņu sistēma ir ļoti uzlādēta lielā platībā, virkne izlāžu var izplatīties caur to tāpat kā krītošo domino līnija. "Ja visi domino ir uzstādīti bez pārāk lielas spraugas, viens izraisa citu lielās virsotņu sērijās. Pretējā gadījumā tas" neizdodas ", un šajā gadījumā jūs iegūsit tikai mazāku telpisko zibens notikumu, nevis megapildu," Emersic stāstīja Live Science.
Jo lielāks mātes mākonis, jo vairāk izlādes iespēju ir turpināt izplatīties. "Līdz ar to, kāpēc zibspuldzes principā varētu būt tikpat lielas kā vecāku mākonis, ja uzlādes struktūrai būtu jābūt labvēlīgai," sacīja Emersics.
Tas arī nozīmē, ka, iespējams, ir daudz lielākas zibspuldzes, nekā mēs jau esam redzējuši. "Vētras var kļūt lielākas nekā," sacīja MacGormans.
Citiem vārdiem sakot, mēs joprojām precīzi nezinām, cik liela varētu būt lielākā zibens spuldze.
Neskatoties uz apokaliptisko attēlu, kuru viņi glezno, megaplaukstas nebūt nav bīstamākas par parasto zibens: "Telpiski plaša zibspuldze nenozīmē, ka tā satur vairāk enerģijas," skaidroja Emersic.
Tā kā mākoņu sistēmas, no kurām tās rodas, ir tik plašas, megaflash brīdinājumus var būt grūti paredzēt.
"Šādi notikumi bieži var izraisīt zemes streikus tālu no galvenās zibens aktivitātes konvekcijas kodolā," sacīja Emersic. "Kāds, atrodoties uz vietas, varēja domāt, ka vētra ir pagājusi, taču viņu pārsteigs kāds no šiem telpiski apjomīgajiem izplūdes gadījumiem, šķiet, no nekurienes."
Iespējams, ka arī sasilšanas pasaulē varētu būt vētru tipi, kas izraisa milzīgas zibspuldzes, sacīja Emersic. "Un tik netieši, ka apstākļus var padarīt ticamākus, tādējādi palielinot to biežumu."
Pagaidām, tomēr, zibspuldzes nav tik izplatītas: MacGorman lēš, ka tie kopumā veido tikai apmēram 1% no zibspuldzēm. Neskatoties uz to, tādi pētnieki kā viņš turpinās medības - un, bez šaubām, atklāj - vēl lielākus behemotus, par kuriem mums brīnīties.
