2017. október 22-én az Egyesült Államok központi része felett összegyűlt viharfelhők olyan hatalmas villámcsapást adtak ki, amely megvilágította Texas, Oklahoma és Kansas felett az égboltot. Vízszintesen több mint 310 mérföld (500 kilométer) átmérőjű e három állam között a rázkódás annyira példátlan volt, hogy egy kutatócsoport készített egy tanulmányt róla, "megalapozásnak" írva: Ez volt az egyik leghosszabb villámjelzés, amelyet valaha rögzítettek.
Általában a rendszeres villámlások mindössze 0,6 mérföld és 20 mérföldes távolságra vannak. De amint az egyre kifinomultabb térképészeti technikák feltárultak, néhány igazán kolosszus csavar repedt a fejeink fölött. Ezek a közelmúltbeli felfedezések érdekes kérdést vetnek fel: mekkora lehet a villám valójában? És aggódnunk kellene e légköri nehézsúlyok miatt?
A villámlás a viharfelhőkben akkor fordul elő, amikor a felhő egyik területén erős pozitív töltés alakul ki, a másikban pedig az erős negatív töltés alakul ki, és közöttük elektromos erő alakul ki. "Villámhullást indítanak egy olyan területen, ahol az elektromos erők rendkívül erősek. Elég erősekké válnak, hogy a levegő már nem tudja ellenállni az elektromos erőnek, és lebomlik" - mondta Don MacGorman, a fizikus és a Nemzeti Óceán vezető kutatója. és a Atmospheric Administration (NOAA), valamint a 2017-es megalapozottságról szóló cikk szerzője.
Ez azt jelenti, hogy az elektromos erő növekedésével lebontja a levegő szigetelő képességét, amely általában a különféle töltésű területeket egymástól külön tartja. A kutatók szerint ez azért fordul elő, mert a túlzott elektromos erő felhalmozódása elkezdi felgyorsítani a levegőben lévő szabad elektronokat - azokat, amelyek nem kapcsolódnak atomhoz vagy molekulához -, amelyek viszont más elektronokat kopogtatnak atomjaikból és molekuláikból - magyarázta MacGorman. Ez folytatódik, egyre több elektron gyorsul: "A tudósok ezt a folyamatot elektronlavinanak hívják, és erre gondolunk, amikor azt mondjuk, hogy a levegő lebomlik" - mondta MacGorman a Live Science-nek.
Ez végül egy nagyon forró csatornát hoz létre a levegőben, amely úgy viselkedik, mint egy huzal, amelynek végei kifelé nőnek a pozitív és negatív töltések felé, amelyek a bontást okozták. A növekvő csatorna végül összekapcsolja a pozitív és a negatív töltéseket, és amikor megtörténik, kiváltja azt a hatalmas elektromos áramot, amelyet villámként ismerünk.
"Gondolj rá, mint egy hatalmas szikrare, amely a felhőn át nőtt fel" - mondta MacGorman.
Időnként egy felhő alsó része, amely általában pozitív töltést tartalmaz, önmagában nem rendelkezik elegendő töltéssel a csatorna leállításához. Tehát a villámcsavar tovább növekszik, lefelé húzódva a föld felé. Ilyenkor felfelé szikrát húz a talajból, hogy megfeleljen - villámjelzést vált ki hatalmas elektromos áramokkal, amelyek a vihar töltésének egy részét a földre szállítják. Ezeket a felhő-föld csatornákat képezik a leggyakrabban a villámokra gondolva; azok az élénk villák, amelyek megütik a Földet.
De milyen tényezők korlátozzák ezen hatalmas csavarok méretét?
A kutatók évtizedek óta próbálják megválaszolni ezt a kérdést. Függőlegesen a villanás mértékét korlátozza a viharfelhő magassága, vagy a talaj és a csúcs közötti távolság - amely a legmagasabb körülbelül 12 mérföld (20 km). De vízszintesen egy kiterjedt felhőrendszer sokkal több helyet kínál a játékhoz.
1956-ban egy Myron Ligda nevű meteorológus ezt bizonyította, amikor radart használt a leghosszabb villámhullám észlelésére, amelyet valaha valaha is felvett: egy csapot, amely 60 km-re távozott.
Aztán 2007-ben a kutatók megtörték a rekordot azáltal, hogy egy Oklahoma állam feletti villanást azonosítottak, amely 321 km hosszú volt. A MacGorman és kollégái által a közelmúltban készített tanulmány ezt a számot kihúzta a parkból. A vaku által kibocsátott fény olyan erős volt, hogy 26 000 négyzet mérföldes (67 845 négyzetkilométer) földfelszínt világított meg - számolták a kutatók. De még ezt a vakut is meghaladták: A JGR Atmospheres folyóiratban egy újabb tanulmány a 673 km-es 418 mérföldre átvillanó vakut írta le.
Az ilyen nagy villanások ritkák. De most, hogy rendelkezésünkre áll a technológia ezek észlelésére, gyakrabban találjuk meg őket. Ahelyett, hogy csak a földi rendszerekre támaszkodnának, amelyek antennákat és radarokat használnak a villámlás észlelésére, a szakértők meglehetősen más szempontból - műholdaktól - kezdték megfigyelni. Mindkét nemrégiben elkészített villanást a Geostacionárius Villámtérképező technológiának nevezték, amely a Föld körül keringő két műholdason található érzékelő, és kiterjedt képet nyújt az alábbi viharrendszerekről.
"Ez a rendszer reagál a felhő tetején kibocsátott fényre, tehát láthatjuk a villám villogását, majd hozzá tudjuk térképezni, nagyjából az egész féltekén" - mondta MacGorman.
A villámtérképező tömbnek nevezett földi rendszer adataival kombinálva ez a nagy felbontású vizuális műholdas adat festett képet a villámlás óriási mértékéről 2017 októberében.
Még mindig sötétben vagyunk arról, hogy pontosan hogyan növekszenek ezek a hatalmas elektromos megvilágítások. A kutatók úgy vélik, hogy a felhők mérete az egyik tényező, mivel minél nagyobb a felhőrendszer, annál nagyobb a lehetősége, hogy villámhullámok forduljanak elő benne. A MacGorman hozzáteszi, hogy bizonyos "mesoscale-folyamatok - nagy léptékű széláramok lehetővé teszik a rendszer összekapcsolását, hogy hosszú ideig fennmaradjanak".
Tehát a szörnyeteg felhők által beállított színpadon mi történik bennük? "Ezek a nagy villanások úgy tűnnek, mint egy folyamatos kisülés sorozat nagyon szoros egymást követő szakaszban" - mondta Christopher Emersic, egy olyan kutató munkatárs, aki zivataros villamosítást tanulmányoz a Manchester-i Egyetemen az Egyesült Királyságban…
Feltételezi, hogy ha egy felhőrendszer nagy töltésű egy nagy területen, akkor a kibocsátások egy sora tovább terjedhet rajta, mint a csökkenő dominó sor. "Ha mind a dominót úgy állítják be, hogy nincs túl nagy rés, akkor az egyik egy nagy tetejú sorozatban kiváltja a másikt. Ellenkező esetben" kudarcot vall ", és ebben az esetben csak egy kisebb térbeli villámcsapást fog elérni, nem pedig egy megalapozást." Emersic mondta a Live Science-nek.
Minél nagyobb a szülői felhő, annál nagyobb a lehetősége annak, hogy a kisülés tovább terjedjen. "Ezért miért válhatna a megalakulások elvben olyan nagyok, mint a szülőfelhő, ha a töltés szerkezete vezető" - mondta Emersic.
Ez azt is jelenti, hogy valószínűleg sokkal nagyobb villanások vannak odakint, mint amit már láthattunk. "A vihar nagyobb lehet, mint a" - mondta MacGorman.
Más szavakkal, még mindig nem tudjuk pontosan, hogy mekkora lehet a legnagyobb villám.
Annak ellenére, hogy az apokaliptikus képet festenek, a villanófények nem feltétlenül veszélyesebbek, mint a szokásos villámlás: "A térben terjedő vaku nem feltétlenül jelenti azt, hogy több energiát hordoz" - magyarázta Emersic.
Ennek ellenére, mivel az a felhőrendszer, ahonnan származnak, annyira hatalmas, nehéz lehet a megalapozott sztrájkok előrejelzése.
"Az ilyen események gyakran vezethetnek földi sztrájkokhoz, amelyek messze vannak a konvektív mag fő villámtevékenységétől" - mondta Emersic. "Valaki a földön gondolhatná, hogy a vihar elmúlt, de meglepve engedheti meg magát ezeknek a térben kiterjedt kibocsátásoknak, amelyek látszólag semmiből származnak."
Az is valószínű, hogy egy melegítő világban fel lehet tüntetni azokat a viharokat, amelyek megalapozást okoznak - mondta Emersic. "És közvetett módon, ez valószínűbbé teheti a feltételeket, ezáltal növelve azok gyakoriságát."
Most azonban a megalapozott villanások nem olyan gyakoriak: MacGorman becslései szerint a villámhullámok csak körülbelül 1% -át teszik ki. Ennek ellenére az őt hasonló kutatók vadászni fognak - és kétségkívül felfedezik - még nagyobb behemótokat is számunkra, hogy csodálkozzunk.
