22. oktoobril 2017 lasksid USA keskosa kohale kogunevad tormipilved välklambi välgu nii suureks, et see valgustas Texase, Oklahoma ja Kansase kohal taevat. Horisontaalselt üle 310 miili (500 kilomeetrit) üle nende kolme osariigi oli löök nii enneolematu, et grupp teadlasi kirjutas selle kohta uuringu, kirjeldades seda kui "megavälku": See oli üks pikimaid välkkiireid, mis eales registreeritud.
Tavaliselt on tavaliste välkude välk pikkuseks kõigest 0,6 miili ja 20 miili (1 kuni 20 km). Kuid nagu üha keerukamad kaardistamise tehnikad on näidanud, lõhenevad meie pea kohal mõned tõeliselt kolossaalsed poldid. Need hiljutised avastused tõstatavad huvitava küsimuse: kui suure võib välk tegelikult saada? Ja kas me peaksime nende atmosfääri raskekaalu pärast muretsema?
Välk tekib tormipilvedes, kui ühes pilve piirkonnas areneb tugev positiivne laeng ja teises - tugev negatiivne laeng, luues nende vahel elektrilisi jõude. "Välk käivitatakse piirkonnas, kus elektrijõud on äärmiselt tugevad. Need muutuvad piisavalt tugevaks, et õhk ei suuda enam elektrienergiat vastu pidada ja laguneb," ütles Rahvusookeani füüsik ja vanemteadur Don MacGorman. ja Atmospheric Administration (NOAA) ning 2017. aasta megapilgu käsitleva artikli autor.
See tähendab, et elektrijõu kasvades lagundab see õhu isoleerivat jõudu, mis tavaliselt hoiab erineva laenguga piirkonnad üksteisest eraldi. Teadlaste arvates toimub see seetõttu, et liigse elektrijõu kogunemine hakkab kiirendama õhus olevaid vabu elektrone - neid, mis pole aatomi või molekuli külge kinnitatud -, mis omakorda koputavad teistele aatomitest ja molekulidest lahti tulnud elektronidele, selgitas MacGorman. See jätkub, kiirendades üha rohkem elektrone: "Teadlased nimetavad seda protsessi elektronide laviiniks ja see on see, mida me mõtleme, kui ütleme, et õhk laguneb," rääkis MacGorman Live Science'ile.
See loob lõpuks õhus väga kuuma kanali, mis toimib nagu traat, mille otsad kasvavad väljapoole purunemise põhjustanud positiivsete ja negatiivsete laengute poole. Kasvav kanal ühendab lõpuks positiivsed ja negatiivsed laengud ning kui see juhtub, vallandab see tohutu elektrivoolu, mida me teame välkkiirena.
"Mõelge sellele kui hiiglaslikule sädemele, mis on pilve läbi kasvanud," ütles MacGorman.
Mõnikord ei ole pilve alumisel osal, mis tavaliselt sisaldab positiivset laengut, kanali peatamiseks piisavalt laengut. Nii et välk jätkub kasvamisel, sirutades allapoole maapinda. Nii tehes tõmbab ta selle saavutamiseks maapinnast ülespoole sädeme - vallandab välgu hiiglaslike elektrivooludega, mis transpordivad osa tormi laengust maapinnale. Need pilv-maa-kanalid on see, mida enamik meist tavaliselt välk mõeldes pildistab; need erksad kahvlid, mis Maad löövad.
Millised tegurid piiravad nende massiivsete poltide suurust?
Teadlased on sellele küsimusele püüdnud vastata aastakümneid. Vertikaalselt piirab välgu ulatust tormipilve kõrgus või kaugus maapinnast selle tipuni - see on kõrgeim umbes 20 miili (20 miili). Kuid horisontaalselt pakub ulatuslik pilvesüsteem palju rohkem mänguruumi.
Veel 1956. aastal demonstreeris meteoroloog nimega Myron Ligda seda, kui ta kasutas radarit kõige pikema välklambi tuvastamiseks, mida keegi tol hetkel oli salvestanud: 100 miili pikkust polti.
Siis purustasid teadlased 2007. aastal rekordi, tuues välja välklambi Oklahoma osariigis, mille pikkus oli 321 km. MacGormani ja tema kolleegide hiljutine uuring koputas selle numbri pargist välja. Selle välgu kiiratav valgus oli nii tugev, et see valgustas 26 000 ruutmiili (67 845 ruutkilomeetrit) maa-ala, arvutasid teadlased. Kuid isegi see välk on nüüd ületatud: ajakirja JGR Atmospheres hiljutises uuringus kirjeldati 673 km pikkust välku.
Sellised megavälgud on haruldased. Kuid nüüd, kui meil on tehnoloogia nende tuvastamiseks, leiame neid sagedamini. Selle asemel, et loota ainult maapealsetele süsteemidele, mis kasutavad välgu tuvastamiseks antenne ja radarit, on eksperdid hakanud seda jälgima hoopis teistsugusest vaatepunktist: satelliitidelt. Mõlemad hiljutised rekordilised välgud mõõdeti tehnoloogiaga, mida nimetatakse geostatsionaarseks välkkiire kaardistajaks - anduril, mis asub kahel Maa peal tiirleval satelliidil, mis annab avardava pildi allpool olevatest tormisüsteemidest.
"See süsteem reageerib pilve ülaosast kiirgavale valgusele, nii et me näeme välkkiiret valgust ja saame selle siis kaardistada, peaaegu kogu selles poolkeras," ütles MacGorman.
Kombineerituna maapealsest süsteemist, mida nimetatakse välgu kaardistamise massiiviks, sai see kõrge eraldusvõimega visuaalse satelliidiandme abil pilt 2017. aasta oktoobris välklambi tohutust ulatusest.
Kuid me teame veel täpselt, kuidas need tohutud elektrivalgustused nii pikaks kasvavad. Teadlaste arvates on üks tegur pilve suurus, sest mida suurem on pilvesüsteem, seda rohkem on selles välkkiireid. MacGorman lisab, et on vaja ka teatud "mesoskaala protsesse - suuremahulisi tuulevoogusid, mis võimaldavad selle süsteemi pikaks ajaks siduda".
Niisiis, mis nende koletispilvede poolt seatud laval toimub, mis nende sees tegelikult toimub? "Need megavälgud näivad olevat pideva väljundite jadana väga tihedas järjestuses," ütles Christopher Emersic, teadur, kes uurib äikese elektrifitseerimist Manchesteri ülikoolis USA-s ...
Ta püstitab hüpoteesi, et kui pilvesüsteem on suurel alal väga laetud, võib rida väljumisi levida sellest läbi nagu langevate doominode joon. "Kui kõik doominod on üles seatud ilma liiga suure tühimikuta, vallandab üks suures topplaaride reas teise. Muul juhul see" ebaõnnestub "ja sel juhul saate megavälgu asemel ainult väiksema ruumilise välgusündmuse," Emersic rääkis Live Science'ile.
Mida suurem on algpilv, seda rohkem on väljundil leviku jätkamise võimalust. "Seega, miks megavälgud võiksid põhimõtteliselt olla sama suured kui algpilv, kui laengu struktuur oleks soodne," ütles Emersic.
See tähendab ka, et seal on tõenäoliselt palju suuremaid välgatusi, kui me juba näinud oleme. "Tormid võivad muutuda suuremaks," ütles MacGorman.
Teisisõnu, me ei tea siiani täpselt, kui suur võiks olla kõige suurem välgunool.
Hoolimata nende poolt värvitud apokalüptilisest pildist, pole megavälgud tingimata tavalisest välgust ohtlikumad: "Ruumiliselt ulatuslik välklamp ei tähenda tingimata, et see kannab rohkem energiat," selgitas Emersic.
Kuna pilvesüsteemid, kust need pärinevad, on nii suured, võib megavälgu lööke olla keeruline ennustada.
"Sellised sündmused võivad sageli põhjustada maapealseid lööke kaugel konvektiivsüdamiku peamisest välkkiirest," ütles Emersic. "Keegi kohapeal võiks arvata, et torm on möödas, kuid teda võib üllatusena tabada üks neist ruumiliselt ulatuslikest heitmetest, mis näivad kuskilt."
Samuti on võimalik, et soojenemismaailmas võib esineda tormide tüüpe, mis põhjustavad megavälke, Emersic ütles. "Ja seda kaudselt, mis võib muuta tingimused tõenäolisemaks, suurendades seeläbi nende sagedust."
Praegu pole megavälgud siiski nii tavalised: MacGormani hinnangul moodustavad need välkkiiretest ainult umbes 1%. Sellest hoolimata hakkavad temasugused teadlased jahti pidama - ja kahtlemata avastavad - veelgi suuremaid behemote, mille üle me imestame.
