Szczegółowy materiał filmowy wreszcie ujawnia, co wyzwala piorun

Dlatego Dwyer i jego zespół zwrócili się do Low Frequency Array (LOFAR), sieci tysięcy małych radioteleskopów w Holandii. LOFAR zwykle wpatruje się w odległe galaktyki i wybuchające gwiazdy. Ale według Doerra „tak się składa, że ​​sprawdza się również dobrze przy pomiarach wyładowań atmosferycznych”.

Kiedy nadciągają burze, LOFAR może zrobić trochę przydatnej astronomii. Zamiast tego teleskop dostosowuje swoje anteny, aby wykryć zaporę około miliona impulsów radiowych, które są emitowane z każdego błysku błyskawicy. W przeciwieństwie do światła widzialnego impulsy radiowe mogą przechodzić przez gęste chmury.

Używanie bezprzewodowych detektorów do mapowania wyładowań nie jest niczym nowym; specjalnie skonstruowane anteny radiowe Długie burze obserwowane w Nowym Meksyku. Ale te obrazy są niskiej rozdzielczości lub tylko dwuwymiarowe. LOFAR, nowoczesny teleskop astronomiczny, może odwzorować oświetlenie w skali metr po metrze w trzech wymiarach i z szybkością klatek 200 razy większą niż były w stanie osiągnąć poprzednie urządzenia. „Pomiary LOFAR dają nam pierwszy naprawdę wyraźny obraz tego, co dzieje się podczas burzy” – powiedział Dwyer.

Błyskawica wytwarza miliony impulsów radiowych. Aby zrekonstruować trójwymiarowy obraz pioruna z mieszanki danych, naukowcy zastosowali algorytm podobny do tego używanego przy lądowaniach na księżycu Apollo. Algorytm stale aktualizuje informacje o pozycji obiektu. Podczas gdy jedna antena radiowa może wskazywać tylko przybliżony kierunek błysku, dodanie danych z drugiej anteny aktualizuje pozycję. Stale obracając się przez tysiące anten LOFAR, algorytm tworzy przejrzystą mapę.

Kiedy naukowcy przeanalizowali dane z błyskawicy z sierpnia 2018 r., zauważyli, że wszystkie impulsy radiowe zostały wyemitowane z obszaru o szerokości 70 metrów w chmurze burzowej. Szybko doszli do wniosku, że wzór impulsów wspiera jedną z dwóch wiodących teorii na temat powstawania najpowszechniejszego rodzaju błyskawicy.

jeden pomysł Widzi, jak promienie kosmiczne – cząstki z kosmosu – zderzają się z elektronami wewnątrz burzy, powodując ich rozpad, który wzmacnia pola elektryczne.

Nowe uwagi odnoszą się do teoria konkurencji. Zaczyna się od skupisk kryształków lodu wewnątrz chmury. Turbulentne zderzenia między kryształami w kształcie igieł wybijają niektóre z ich elektronów, pozostawiając jeden koniec każdego dodatnio naładowanego kryształu lodu, a drugi ujemnie naładowany. Dodatni koniec przyciąga elektrony z pobliskich cząsteczek powietrza. Więcej elektronów wypływa z bardziej odległych cząsteczek powietrza, tworząc smugi zjonizowanego powietrza rozciągające się z każdego wierzchołka kryształków lodu. Są to tak zwane banery.

Każda kryształowa końcówka daje początek hordom serpentyn, a poszczególne serpentyny rozgałęziają się w kółko. Strumienie ogrzewają otaczające powietrze, wspólnie wyrywając elektrony z cząsteczek powietrza, dzięki czemu większy strumień przepływa nad kryształkami lodu. W końcu nadajnik staje się na tyle gorący i przewodzący, że staje się przewodnikiem — kanałem, przez który może nagle przejść cały ciąg piorunów.

– Właśnie to widzimy – powiedział. Krzysztof Stirbka, pierwszy autor nowego artykułu. W filmie pokazującym zainicjowanie błysku, który naukowcy wykonali na podstawie danych, impulsy radiowe rosną wykładniczo, prawdopodobnie z powodu zalewu streamerów. „Po ustaniu lawiny widzimy w pobliżu piorunochron” – powiedział. W ostatnich miesiącach Sterpka montuje kolejne filmy, które wywołują błyskawice, które wyglądają jak pierwsze.