معمای قرن حل شد: رعد و برق از کجا می‌آید؟

(دن تری) - رعد و برق پدیده‌ای آشنا در آسمان است که هر بار طوفانی رخ می‌دهد، اما منشأ آن قرن‌هاست که دانشمندان را متحیر کرده است.

رعد و برق می‌تواند بسیار طولانی باشد. رکورد فعلی متعلق به یک رعد و برق است که در سال ۲۰۱۷ از تگزاس تا کانزاس امتداد یافت و ۸۲۹ کیلومتر (۵۲۰ مایل) طول داشت (عکس: گتی).

قرن‌هاست که رعد و برق یک پدیده طبیعی مرموز بوده که توسط اسطوره‌ها و افسانه‌ها توضیح داده می‌شود.

اگرچه علم مدرن مشخص کرده است که رعد و برق یک جریان الکتریکی غول پیکر است که از طریق هوا حرکت می‌کند، اما منشأ عمیق آن همچنان یک سوال بزرگ است.

اکنون، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان به رهبری دانشگاه ایالتی پن (ایالات متحده آمریکا) پاسخ این سوال را منتشر کرده‌اند و زنجیره‌ای پیچیده و خاموش از واکنش‌هایی را که قبل از ظاهر شدن رعد و برق واقعی در داخل ابر رخ می‌دهد، آشکار کرده‌اند.

بر اساس تحقیقات جدید در مجله تحقیقات ژئوفیزیکی: اتمسفر، رعد و برق یک تخلیه الکتریکی ناگهانی نیست.

در عوض، این فرآیند با پرتوهای کیهانی آغاز می‌شود - ذرات پرانرژی از فضا که با جو زمین برخورد می‌کنند.

با عبور این پرتوها از میان ابر صاعقه‌دار، الکترون‌های پرسرعتی ایجاد می‌شوند. در میدان الکتریکی قوی ابر (که در اثر برخورد بین ذرات یخ و آب ایجاد می‌شود)، این الکترون‌ها بیشتر شتاب می‌گیرند و به مولکول‌های هوا مانند نیتروژن و اکسیژن برخورد می‌کنند و پرتوهای ایکس و فوتون‌های پرانرژی تولید می‌کنند.

این فرآیند به «بهمن دانه» تشبیه شده است، که در آن یک دانه اولیه باعث تشکیل مجموعه‌ای از دانه‌های جدید می‌شود و در نهایت منجر به تشکیل رعد و برق می‌شود.

نکته قابل توجه این است که کل این واکنش بدون هیچ گونه نور یا رعد و برقی رخ می‌دهد و انسان‌ها را تا زمان وقوع رعد و برق کاملاً بی‌خبر می‌گذارد.

پشت رعد و برق هنوز اسرار ناشناخته‌ای وجود دارد (عکس: گتی).

پروفسور ویکتور پاسکو، سرپرست این مطالعه، گفت: «این اولین بار است که ما یک مدل کاملاً کمی داریم که چگونگی شکل‌گیری رعد و برق در طبیعت را توضیح می‌دهد و پرتوهای ایکس، الکترون‌ها و میدان‌های الکتریکی را در ابرها به هم متصل می‌کند.»

برای آزمایش این فرضیه، تیم تحقیقاتی از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری همراه با داده‌های دنیای واقعی از ماهواره‌ها، حسگرهای زمینی و هواپیماهای تخصصی استفاده کرد.

نتایج نشان داد که این مدل کاملاً با مشاهدات میدانی مطابقت دارد، به خصوص برای انفجارهای پرتو گامای زمینی - انفجارهای قدرتمند تابش که اغلب در هنگام رعد و برق ظاهر می‌شوند اما با رعد و برق یا آذرخش همراه نیستند.

این توضیح می‌دهد که چرا «برق‌های ناگهانی» بدون هیچ گونه درخششی وجود دارند، زیرا واکنش‌ها در حجم‌های بسیار کوچکی رخ می‌دهند و گاهی اوقات فقط اشعه ایکس ضعیفی ایجاد می‌کنند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند و برای گوش انسان قابل شنیدن نیستند.

این مدل که تیم آن را «تخلیه بازخورد فوتوالکتریک» می‌نامد، اولین بار در سال ۲۰۲۳ منتشر شد و اکنون تأیید شده است.

این کشف نه تنها یک پدیده طبیعی آشنا را روشن می‌کند، بلکه مسیرهای تحقیقاتی جدیدی را در مورد تأثیر جهان بر آب و هوای زمین و همچنین تعامل بین ذرات بنیادی و محیط الکترومغناطیسی طبیعی باز می‌کند.

این یک گام مهم رو به جلو است و کاربردهای نویدبخشی در پیش‌بینی آب و هوا، هشدار بلایا و ایمنی هوانوردی دارد.

منبع: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-an-the-ki-duoc-giai-dap-set-hinh-thanh-do-dau-20250807081406642.htm