ما الذي يسبب في الواقع تشكل البرق في سحب العواصف الرعدية؟

توصل العلماء إلى أول نموذج كمي يصف بدقة كيف يمكن للمجالات الكهربائية القوية في السحب الرعدية أن تبدأ التفاعل المتسلسل الذي ينتج البرق.

نشر فريق بحثي بقيادة جامعة ولاية بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) للتو إجابة مفصلة على أحد أقدم الأسئلة في علم الأرصاد الجوية: ما الذي يحفز في الواقع تشكل البرق في سحب العواصف الرعدية؟

في ورقة بحثية نشرت في مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية في 28 يوليو، قدم فريق البروفيسور فيكتور باسكو أول نموذج كمي يصف بدقة كيف يمكن للمجالات الكهربائية القوية في السحب الرعدية أن تبدأ تفاعلًا متسلسلًا ينتج البرق.

تبدأ الآلية عندما يتم تسريع الإلكترونات - التي يتم "تزويدها" بالأشعة الكونية من الفضاء الخارجي - بواسطة المجالات الكهربائية في السحب.

عندما تصطدم الإلكترونات بجزيئات الغاز مثل النيتروجين والأكسجين، فإنها تنتج الأشعة السينية والفوتونات عالية الطاقة، والتي بدورها تؤدي إلى "الانهيارات الإلكترونية" - وهي سلسلة من التفاعلات التي تؤدي إلى البرق.

قال باسكو: "يُعدّ اكتشافنا أول تفسير سليم فيزيائيًا وكميًا لعملية بدء البرق الطبيعية. فهو يربط بين ظواهر الأشعة السينية والحقول الكهربائية وتسارع الإلكترونات".

لإثبات صحة النموذج، جمع الفريق عمليات محاكاة رياضية مع بيانات ميدانية جُمعت من طائرات استطلاع عالية الارتفاع تابعة لوكالة ناسا، وأقمار صناعية، وأجهزة استشعار أرضية. سمح لهم ذلك بتفسير ظواهر مثل ومضات أشعة غاما الأرضية (TGFs)، وهي ومضات قصيرة وغير مرئية من الأشعة السينية تحدث في العواصف الرعدية دون ومضات ضوئية واضحة أو موجات راديوية.

وقال زيد برفيز، طالب الدكتوراه في الفريق: "لقد حددنا الظروف في السحابة اللازمة لحدوث التفاعل المتسلسل، وأوضحنا لماذا يتم في بعض الأحيان ملاحظة إشارات راديوية متنوعة قبل ضربات البرق".

الميزة المميزة للنموذج هي قدرته على محاكاة مناطق صغيرة جدًا داخل السحابة، حيث يحدث التفاعل الأولي. ووفقًا للسيد باسكو، فإن هذا التركيز الضيق للطاقة، بالإضافة إلى التباين الكبير في شدة التفاعل، هو ما يُؤدي إلى ظهور بعض أشعة غاما غير المرئية بالعين المجردة وغير القابلة للكشف بواسطة أجهزة الموجات الراديوية.

بالإضافة إلى جامعة ولاية بنسلفانيا، شارك في المشروع خبراء من فرنسا، والجمهورية التشيكية، والدنمارك، ووكالة ناسا.

تم نشر النموذج، المسمى "تفريغ التغذية الراجعة الضوئية الكهربائية" والمعادلة بأكملها، ليتمكن المجتمع العلمي من استخدامها والتحقق منها.

(فيتنام+)

المصدر: https://www.vietnamplus.vn/dieu-gi-thuc-su-kich-hoat-tia-set-hinh-thanh-trong-cac-dam-may-dong-post1053405.vnp