1.3 مليار فولت في سحابة العاصفة

الطاقة الكهربائية في العواصف الرعدية أعلى بعشرة أضعاف من المتوقع

في عاصفة عنيفة ، حدد الباحثون 1.3 مليار فولت للجهد في السحابة - أكثر بعشر مرات من أي وقت مضى. © mdesigner125 / iStock
قراءة بصوت عال

مشحونة للغاية: غيوم العاصفة تولد طاقة كهربائية أكثر مما كان متوقعا. في عاصفة عنيفة بشكل خاص ، حدد الباحثون الآن مستويات الجهد التي تبلغ 1.3 مليار فولت - وهو ما يزيد عشر مرات عن ما سبق اكتشافه بواسطة قياسات البالون. وصلت الطاقة الكهربائية حتى غيغاوات - وهذا هو أول دليل على هذه الطاقات العالية في سحابة العاصفة. يمكن لهذه الطاقات الهائلة أن تفسر سبب إنتاج بعض العواصف الرعدية لأشعة جاما والمواد المضادة.

في سحابة العاصفة مع مرور الوقت ، تنشأ اختلافات قوية في الشحن ، والتي تصب في الرعد والبرق. يمكن أن تصل هذه التيارات التي تصل إلى عشرات الآلاف من الأمبير وتسخين الهواء المحيط تصل إلى 30000 درجة في أجزاء من الثانية. لكن الطاقات الهائلة للعاصفة الرعدية تؤدي أيضًا إلى ردود أفعال لها عواقب أكثر غرابة: يتم إنتاج أشعة جاما عالية الطاقة وحتى إنتاج مادة مضادة في شكل بوزيترونات.

الجزيئات الكونية باعتبارها الفولتميتر

مجرد الحيرة: الطاقات المقاسة في السحب العاصفة حتى الآن ليست كافية لإنتاج مثل هذه الانفجارات غاما. لمعرفة المزيد ، استخدم B. Harihara من معهد تاتا للأبحاث الأساسية في مومباي وفريقه طريقة جديدة لفحص الرعد المدوي: قاموا بتقييم البيانات من كاشف GRAPES-3 في الهند. يقيس هذا النظام الذي يتكون من حوالي 400 مستشعر باستمرار تدفق جزيئات الإشعاع الكوني على الأرض.

انظر إلى بعض الكاشفات في تجربة GRAPES 3. © GRAPES-3

في كل دقيقة ، يسجل كاشف GRAPES-3 حوالي 2.5 مليون ميكرون ، أي الإلكترون ، الذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالإلكترون ، ولكن حوالي 200 ضعف الجزيئات الأولية الضخمة. الخدعة هنا: مثل الإلكترون ، فإن الميونات مشحونة كهربائياً وبالتالي يمكن تشتيتها بواسطة الحقول الكهربائية. عندما تمر سحابة العاصفة على الكاشف ، فإنها تبتلع جزءًا من عين الميونات التي تدخل من الفضاء ومن الهبوط في كثافة ميون ، يمكن للباحثين أن يستنتجوا أن لديهم طاقة كهربائية في السحابة.

من أجل دراستهم ، قام الباحثون بتقييم تغيرات الميون المقاس GRAPES-3 في 184 عاصفة رعدية. عرض

1.3 مليار فولت في السحابة

النتيجة: كما هو متوقع ، قللت جميع العواصف الرعدية من تدفق الميون - لكن حدث واحد برز: في 1 ديسمبر 2014 ، انخفضت قيم الميون بشكل حاد. كان السبب وراء ذلك هو سحابة عاصفة رعدية ، تجاوزت أحد عشر كيلومتراً وامتدت أكثر من 380 كيلومتر مربع. عندما استخدم الفيزيائيون نموذجًا لحساب شدة المجال الكهربائي المتوقع ، توصلوا إلى قيم عالية بشكل غير متوقع:

يقول هاريهارا وزملاؤه: "أنتجت سحابة العاصفة هذه إمكانات كهربائية تبلغ 1.3 مليار فولت". هذا هو عشرة أضعاف ما تم حسابه مسبقًا باستخدام البالونات وطائرة الاختبار. على الرغم من أن هذه العاصفة كانت من الواضح أنها عضو شديد التطرف في جنسها ، إلا أنها تثبت أنه يمكن الوصول إلى طاقات أعلى في هذه السحب مما كان يعتقد سابقًا.

القسيمة الأولى للعاصفة الرعدية جيجاوات

كانت مثيرة للإعجاب أيضًا الطاقة الكهربائية التي كشفت عن سحابة العاصفة هذه: من خلال الإنشاء السريع لهذا الجهد ، يستنتج الفيزيائيون أن الطاقة الكهربائية في السحابة تعادل حوالي ملياري واط ، أي إجمالي الطاقة الكهربائية لسد هوفر. محطة الطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة الأمريكية. "هذه الدراسة توفر على الأرجح أول دليل مباشر لتوليد إمكانيات جيجاوات في السحب العاصفة" ، لاحظ الباحثون.

ومع ذلك ، فإن هذه النتائج ليست فقط مثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالحياة الداخلية لسحب العواصف - بل يمكن أن تفسر أيضًا لماذا تنتج بعض العواصف الرعدية أشعة غاما عالية الطاقة للغاية. على الرغم من أن النتائج لم تتأكد بعد من قياسات العواصف الرعدية القوية الأخرى المشابهة ، فإن هذا يمكن أن يجعل لغز غاما العاصفة الرعدية من حل أقرب. ،

يقول هاريهارا وزملاؤه: "يمكن أن تفسر إمكانات جيجاوات هذه في السحب العاصفة إنتاج أشعة غاما بقوة 100 ميجا إلكترون في انفجار أشعة غاما الأرضية". (رسائل المراجعة البدنية ، 2019 ؛ قيد النشر)

المصدر: وكالة الأنباء الجزائرية ، أخبار العلوم

- ناديا بودبريجار