يكشف الباحثون عن ألغاز برق “طائرة عملاقة” نادرة

نشرت دراسة الأربعاء في تسلط مجلة Science Advances الضوء على هيكل وسبب الطائرات العملاقة. قامت بتحليل طائرة نفاثة تم إطلاقها في أوكلاهوما في 14 مايو 2018 ، والتي ارتفعت 50 ميلًا فوق سحابة عاصفة ووزعت شحنة أكثر من 100 صاعقة برق تقليدية. كانت أقوى طائرة عملاقة تمت دراستها.

قام الباحثون برسم خريطة للطائرة ثلاثية الأبعاد وحددوا الميزات الهيكلية بتفاصيل أكبر من أي وقت مضى.

العفاريت الحمراء المراوغة ، مثل قناديل البحر المتوهجة في سماء الليل ، تم تصويرها في أوكلاهوما

استلهم التحقيق عندما علم ليفي بوجز ، عالم الأبحاث في معهد جورجيا للأبحاث التكنولوجية وأحد المؤلفين الرئيسيين للورقة ، عن صورة لطائرة أوكلاهوما النفاثة من قبل عالم مواطن.

”كيفن باليفيك [the photographer] لديه كاميرا l0w-light في وسط تكساس يقوم بتشغيلها بشكل عشوائي في بعض الأحيان ، وقد التقط هذه الكاميرا قبل عامين ، “قال بوغز. كانت الصورة “نوعًا من الجلوس. لقد تم إخباري بذلك وقررت التحقيق قليلاً “.

وذلك عندما قام بوغز بتجميع فريق قام بمراجعة بيانات الأقمار الصناعية والرادار والموجات الراديوية لإعادة بناء ما حدث.

تمكن الباحثون من تطوير نموذج للطائرة في شكل ثلاثي الأبعاد منذ أن شوهد من قبل اثنين من أجهزة البرق الضوئية المعتمدة على الأقمار الصناعية ، بما في ذلك مصفوفة رسم خرائط البرق على القمر الصناعي GOES-15 للطقس الذي يطل على شرق الولايات المتحدة.

قال بوغز: “أعتقد أنها تسببت في تفريغ مساحة تقارب 50 كيلومترًا في 50 كيلومترًا داخل السحابة”. “لقد نقلت تلك الشحنة إلى طبقة الأيونوسفير ،” طبقة الغلاف الجوي على ارتفاع 50 إلى 400 ميل فوق سطح الأرض.

استطاع ستيف كومر ، أستاذ الهندسة الكهربائية والكمبيوتر في جامعة ديوك ، استخراج بيانات كهرومغناطيسية عالية التردد من سلسلة من الهوائيات القريبة بالقرب من العاصفة. لأول مرة ، كان قادرًا على تأكيد أن إشارة التردد العالي المنبعثة من البرق يمكن في الواقع إرجاعها إلى “غاسلات” كهربائية صغيرة تشبه المحلاق عند طرف قناة البرق المنتشرة.

كما كانت شبكات الكشف عن الصواعق الأرضية مفيدة أيضًا في فحص الطائرة ، لأنها أبلغت بمعدلات البرق في العاصفة قبل إطلاقها.

قال بوغز: “لقد تمكنا من تحديد تيارات الذروة ونوع التفريغ للعاصفة الأم”.

وقال بوغز إنه من الغريب أنه لم تكن هناك ضربات صواعق تقليدية في المنطقة المباشرة التي أنتجت الطائرة العملاقة. لديه نظرية حول ذلك مرتبطة بالموقع الأكثر شيوعًا للطائرات: فوق المحيط بدلاً من الأرض.

عادة ما تظهر العواصف الرعدية مجال كهربائي ثلاثي الأقطاب، مما يعني أنها تتكون من منطقة موجبة الشحنة بالقرب من الأرض ، ومنطقة سالبة الشحنة بالقرب من قاع السحابة ومنطقة موجبة الشحنة بالقرب من قمة السحابة. يؤدي التباين بين الشحنة السالبة في قاع السحابة والشحنة الموجبة بالقرب من الأرض إلى حدوث البرق.

قال بوغز: “ما يحدث هو أن هناك قمعًا لهذه التصريفات من السحابة إلى الأرض”.

قال بوغز إن قمع الضربات من السحابة إلى الأرض يحدث بشكل متكرر مع عواصف المحيط لأسباب لا يزال العلماء لا يفهمونها.

وجد الباحثون أنه في حالة عدم وجود تباين شحنة بين السحابة والسطح ، تتراكم الشحنة السالبة في السحب. ويمكن للطائرات العملاقة أن تخفف الشحنة السالبة الزائدة.

لوحظت بعض أكثر الحلقات غزارة من الطائرات العملاقة فوق العواصف الاستوائية أو الأعاصير – التي تشتهر بأنها خالية من البرق العادي. في 11 و 12 أغسطس 2015 ، أنتج إعصار هيلدا وابلًا من الطائرات العملاقة أثناء انزلاقه جنوب شرق هاواي.

https://www.youtube.com/watch؟v=3p_WDUEselE

لا يزال هناك الكثير من الأشياء التي لا تزال غير مكتشفة وغير معروفة في مجال الطائرات العملاقة ، التي تقع تحت مظلة TLEs ، أو الأحداث المضيئة العابرة – أي البرق الجوي العلوي.

قال بوغز: “ما زلنا لا نعرف حقًا مدى تكرار حدوثها”. “هناك ما يقرب من خمسة اكتشافات لطائرات عملاقة كل عام ، لكننا نأمل في الحصول على عشرات الآلاف.”

للقيام بذلك ، يعمل بوغز وفريقه على خوارزمية التعلم الآلي للاندماج في بيانات مخطط البرق المستقر بالنسبة إلى الأرض.

قال بوغز: “لم نرهم فقط لأن الملاحظات محدودة للغاية”. “من الصعب حقًا التنسيق مع الأدوات الموجودة في المدار ، لذلك لدينا [National Science Foundation] امنح أن هذا سيأتي قريبًا. سوف تستخدم أساسا [satellite data] للبحث عن هذه الطائرات العملاقة بكميات ضخمة … آمل أن نتمكن من اكتشاف هذه الأشياء عبر نصف الكرة الأرضية ونأمل أن تكون 24 ساعة في اليوم “.