البرق منذ فترة طويلة مرعوبة وعلماء غير مفتونين وغير العلماء على حد سواء. بالنسبة لشيء شائع نسبيًا ، كانت الأحداث الجوية الدقيقة التي تؤدي إلى ضربة صاعقة تكتنفها الغموض ، لكن الأبحاث الجديدة تقدم بعض الأدلة المثيرة.
يعتقد فريق من المهندسين وأخصائيي الأرصاد الجوية أنهم قاموا بتكسير الحالة الغريبة حول كيفية أشكال البرق في CloudTops ، ويأتي حلهم من منافس مؤثر بشكل متزايد لتكسير أسرار المناخ: النماذج الرياضية. الورقة التي تصف النموذج الجديد ، المنشور في 28 يوليو في مجلة البحوث الجيوفيزيائية، يشرح التصميمات الداخلية للبرق البارز.
ضمن هذه الغيوم ، تقوم الحقول الكهربائية القوية بتسريع الإلكترونات ، مما ينتج عنه تدفق مروع من الأشعة السينية والإلكترونات والفوتونات عالية الطاقة التي تتصدع في صاعقة البرق العملاقة. بالإضافة إلى هذه الرؤية النظرية الرائدة ، يقترح الباحثون أن الآلية الفريدة التي تخلق البرق يمكن أن تمهد الطريق لمصادر الأشعة السينية الجديدة.
للدراسة ، قام فريق من المهندسين وأخصائيي الأرصاد الجوية المبنية على نموذج سابق محاكاة الظروف المادية التي تنتج البرق. طور مؤلف كبار ، كبار المؤلفين فيكتور باسكو ، مهندس كهربائي بجامعة ولاية بنسلفانيا ، هذا النموذج في عام 2023. بعد ذلك ، قارنوا نموذجهم الرياضي الذي تمت ترقيته مع الملاحظات الميدانية التي تم جمعها من قبل مجموعات بحثية أخرى باستخدام أجهزة استشعار أرضية وبيانات ساتلية وطائرات تجسس عالية. على وجه الخصوص ، ركزوا على تحديد أحداث فلاش أشعة جاما (TGF) القريبة (TGF)-رشقات غير مرغوب فيها من الأشعة السينية و Radiowaves يرتبط مع البرق.
ووجدوا أن الإلكترونات داخل Thunderclouds تشع فوتونات نشطة-الأشعة X-عندما يفرضها المجال الكهربائي على الانهيار ضد ذرات النيتروجين والأكسجين في الهواء. هذا يبدأ “الانهيار الجليدي” من الإلكترونات الشاحنة الجديدة التي تنقل طاقتها إلى المزيد من الإلكترونات ، مما يطلق في نهاية المطاف انفجارًا من الفوتونات التي نراها قوسًا مروعًا من الضوء يتجول عبر السماء.
وقال باسكو في أ: “بالإضافة إلى أن يتم إنتاجها في أحجام مضغوطة للغاية ، يمكن أن يحدث رد فعل السلسلة الهاربة بقوة متغيرة للغاية”. إفادة. قد يفسر هذا التباين أيضًا وجود TGFs “الصامت بصريًا وراديوًا” بالقرب من Thunderclouds ، لأن التوزيع غير المتساوي لهذه الإلكترونات المشحونة غالبًا ما يكون مصحوبًا بـ “مستويات يمكن اكتشافها من الأشعة السينية ، بينما يرافقها الانبعاثات البصرية والراديو الضعيفة للغاية”.
يقدم النموذج الجديد أيضًا “أول عمليات محاكاة تعتمد على الوقت بالكامل” والتي يمكن تطبيقها بشكل عام على “الأحداث التي لوحظت على ارتفاعات مختلفة ومقارنات كمية مع الملاحظات” ، وفقًا للورقة. هذا يختلف عن دراسات سابقة مماثلة ، والتي عادة ما تكون على غرار منطقة محدودة ومترجمة من الرعد ، أوضح زيد برويز ، مؤلف مشارك في الدراسة وطالب الدكتوراه بجامعة ولاية بنسلفانيا.
في بعض الأحيان ، تستغرق الألغاز الأقرب لنا أطول وقت لشرحها. بالنسبة لي ، ما هو أنيق حقًا في هذه الإجابات المكتشفة حديثًا هو أنها غالبًا ما تكون مبنية على الأفكار الرياضية البسيطة البديلة. لإدراج مثال حديث ، العلماء اكتشف أخيرًا كيف تعمل الكهرباء الثابتة عن طريق حساب قص، أو كم تنحني المادة عند فركها على سطح آخر.
بالطبع ، فإن الرياضيات المستخدمة في هذه الدراسات ليست مثل أي شيء نراه في المدرسة الابتدائية ، ولكن المفهوم المركزي الذي يقود هذه الحسابات المعقدة هو العمل على نقطة انطلاق بسيطة. حتى الآن ، يبدو أن هذه الاستراتيجية تعمل بشكل جيد.