إن قيادة الطفرات القوية لعاصفة رعدية وعروض الضوء المثيرة هي جهود كهربائية عالية بشكل مذهل. في الواقع ، يمكن أن تكون هذه الفولتية أعلى بكثير مما افترضه العلماء. اكتشف العلماء هذا الأمر مؤخرًا من خلال ملاحظة رذاذ غير مرئي من الجسيمات دون الذرية.
الشرح:حديقة حيوانات الجسيمات
وجد القياس الجديد أن الإمكانات الكهربائية للسحابة يمكن أن تصل إلى 1.3 مليار فولت. (الجهد الكهربي هو مقدار الشغل اللازم لنقل الشحنة الكهربائية من جزء من السحابة إلى جزء آخر.) وهذا هو أكبر 10 أضعاف جهد سحابة العاصفة الذي تم العثور عليه سابقًا.
سونيل جوبتا عالم فيزياء في معهد تاتا للبحوث الأساسية في مومباي بالهند. درس الفريق الجزء الداخلي من عاصفة في جنوب الهند في ديسمبر 2014. للقيام بذلك ، استخدموا جسيمات دون ذرية تسمى ميونات (MYOO-ahnz). إنهم أقارب أثقل للإلكترونات. وهم يتساقطون باستمرار على سطح الأرض.
تؤدي الفولتية العالية داخل السحب إلى حدوث البرق. ولكن على الرغم من أن العواصف الرعدية غالبًا ما تغضب فوق رؤوسنا ، "ليس لدينا حقًا التعامل الجيد مع ما يجري بداخلها" ، كما يقول جوزيف دواير. إنه عالم فيزياء في جامعة نيو هامبشاير في دورهام ولم يشارك في البحث الجديد.
تم قياس أعلى جهد سابق في العاصفة باستخدام بالون. لكن يمكن للبالونات والطائرات مراقبة جزء فقط من السحابة في وقت واحد. وهذا يجعل من الصعب الحصول على قياس دقيق للعاصفة بأكملها. في المقابل ، تنطلق الميونات من أعلى إلى أسفل. تلك التي تصبح "مسبارًا مثاليًا لقياس الجهد الكهربائي [للسحابة] ،" يوضح غوبتا.
تبطئ الغيوم أمطار الميون
درس فريق Gupta إعداد تجربة في أوتي ، الهند. يسمى GRAPES-3 ، وهو يقيس الميونات. وبشكل عام ، سجل حوالي 2.5 مليون ميون كل دقيقة. ولكن خلال العواصف الرعدية ، انخفض هذا المعدل. كونها مشحونة كهربائيًا ، تميل الميونات إلى التباطؤ بسبب المجالات الكهربائية للعاصفة الرعدية. عندما تصل هذه الجسيمات الدقيقة أخيرًا إلى مكشافات العلماء ، فإن عددًا أقل منها لديه طاقة كافية للتسجيل.
نظر الباحثون في الانخفاض في الميونات خلال عاصفة 2014. استخدموا نماذج الكمبيوتر لمعرفة مقدار الجهد الكهربائي الذي احتاجته العاصفة لإظهار هذا التأثير على الميونات. كما قدر الفريق الطاقة الكهربائية للعاصفة. وجدوا أنه كان حوالي 2 مليار واط! هذا مشابه لانتاج مفاعل نووي كبير.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
يقول دواير إن النتيجة "من المحتمل أن تكون مهمة للغاية". ومع ذلك ، يضيف ، "مع أي شيء جديد ، عليك الانتظار لترى ما سيحدث مع القياسات الإضافية." ويشير دواير إلى أن العاصفة الرعدية المحاكاة التي أجراها الباحثون - التي تمت دراستها في النموذج - تم تبسيطها. كانت تحتوي على منطقة شحنة موجبة واحدة ومنطقة أخرى سالبة الشحنة. العواصف الرعدية الحقيقية أكثر تعقيدًا من هذا.
إذا أكد المزيد من البحث أن العواصف الرعدية يمكن أن يكون لها مثل هذه الفولتية العالية ، فقد يفسر ذلك ملاحظة محيرة. ترسل بعض العواصف دفعات من الضوء عالي الطاقة ، تسمى أشعة جاما ، إلى أعلى. لكن العلماء لا يفهمون تمامًا كيف يحدث هذا. إذا وصلت العواصف الرعدية بالفعل إلى مليار فولت ، فقد يكون ذلك سببًا للضوء الغامض.
وصف جوبتا وزملاؤه النتائج الجديدة التي توصلوا إليها في دراسة من المقرر أن تظهر في رسائل المراجعة الفيزيائية .
ملاحظة المحرر:تم تحديث هذه القصة في 29 مارس 2019 ، لتصحيح تعريف الإمكانات الكهربائية للسحابة. الجهد الكهربي هو مقدار الشغل المطلوب لتحريك شحنة كهربائية وليس إلكترونًا.
