Home science Des chercheurs élucident les mystères de la rare foudre « d’un avion géant »

Des chercheurs élucident les mystères de la rare foudre « d’un avion géant »

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Un éclair ordinaire peut être assez étonnant, mais les chercheurs révèlent les secrets d’un type rare de décharge électrique appelée « jets géants ». Ce sont des éclats de lumière extraordinaires du haut des nuages ​​qui peuvent s’élever jusqu’aux confins de l’espace.

Seules cinq observations de ces avions sont faites en moyenne par an, le plus souvent par hasard. Parfois, des photographes chanceux les capturent sur des photos à longue exposition, et parfois ils sont repérés par des satellites météorologiques.

Une étude a été publiée mercredi dans Faits saillants des avancées scientifiques Sur la structure et la cause des avions géants. Il a analysé un jet lancé dans l’Oklahoma le 14 mai 2018, qui s’est envolé à 50 milles au-dessus d’un nuage d’orage et a distribué la charge de plus de 100 éclairs conventionnels. C’était l’avion géant le plus puissant jamais étudié.

Les chercheurs ont cartographié l’avion en 3D et identifié les caractéristiques structurelles avec plus de détails que jamais auparavant.

Des sprites rouges insaisissables, comme des méduses brillantes dans le ciel nocturne, photographiés dans l’Oklahoma

L’enquête a été inspirée lorsque Levi Boggs, chercheur au Georgia Institute of Technology et l’un des principaux auteurs de l’article, a appris l’existence d’une photo d’un avion de ligne de l’Oklahoma prise par un scientifique citoyen.

« Kévin Balevik [the photographer] Il a un appareil photo à faible luminosité dans le centre du Texas qu’il allume parfois au hasard, et il a pris cet appareil photo il y a quelques années », a déclaré Boggs. On m’en a parlé et j’ai décidé d’enquêter un peu. »

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C’est alors que Boggs a réuni une équipe qui a examiné les données des satellites, des radars et des ondes radio pour reconstituer ce qui s’était passé.

Les chercheurs ont pu développer un modèle de l’avion en 3D depuis qu’il a été vu par deux dispositifs de foudre optique basés sur des satellites, dont le Lightning Mapping Array sur le satellite météorologique GOES-15 surplombant l’est des États-Unis.

« Je pense que cela a provoqué le vide d’une zone d’environ 50 kilomètres sur 50 kilomètres à l’intérieur du nuage », a déclaré Boggs. « Il a transporté cette charge dans l’ionosphère », la couche de l’atmosphère située entre 50 et 400 miles au-dessus de la surface de la Terre.

Steve Comer, professeur de génie électrique et informatique à l’Université Duke, a pu extraire des données électromagnétiques à haute fréquence d’une série d’antennes proches de la tempête. Pour la première fois, il a pu confirmer que le signal haute fréquence émis par la foudre pouvait en fait être attribué à de minuscules « rondelles » électriques ressemblant à des vrilles à l’extrémité du canal de propagation de la foudre.

Les réseaux de détection de la foudre au sol ont également été utiles dans l’enquête sur l’avion, car ils ont signalé les taux de foudre de la tempête avant le lancement.

« Nous avons pu déterminer les courants de pointe et le type de décharge de la tempête mère », a déclaré Boggs.

Curieusement, a déclaré Boggs, il n’y a pas eu de coups de foudre conventionnels dans la zone immédiate qui ont produit l’avion géant. Il a une théorie à ce sujet liée à l’emplacement le plus courant des aéronefs : au-dessus de l’océan plutôt qu’au sol.

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Les orages apparaissent généralement Champ électrique tripolaire, ce qui signifie qu’il se compose d’une région chargée positivement près du sol, d’une région chargée négativement près du bas du nuage et d’une région chargée positivement près du sommet du nuage. Le contraste entre la charge négative au bas du nuage et la charge positive près du sol provoque l’apparition d’éclairs.

« Ce qui se passe, c’est qu’il y a un entonnoir de ces décharges nuage-sol », a déclaré Boggs.

La suppression des collisions nuage-sol se produit plus fréquemment avec les tempêtes océaniques, pour des raisons que les scientifiques ne comprennent toujours pas, a déclaré Boggs.

Les chercheurs ont découvert qu’en l’absence de contraste de charge entre le nuage et la surface, une charge négative s’accumule dans les nuages. Et les avions géants peuvent soulager l’excès de charge négative.

Certains des épisodes les plus intenses de jets géants sont observés au-dessus des tempêtes tropicales ou des ouragans – qui sont connus pour être dépourvus d’éclairs ordinaires. Les 11 et 12 août 2015, l’ouragan Hilda a engendré un barrage d’avions géants alors qu’il dérapait au sud-est d’Hawaï.

Il y a encore beaucoup de choses qui restent à découvrir et inconnues dans le domaine des avions géants, qui relèvent des TLE, ou des événements d’éruptions transitoires – c’est-à-dire des éclairs au-dessus de la tête.

« Nous ne savons toujours pas vraiment à quelle fréquence cela se produit », a déclaré Boggs. « Il y a environ cinq découvertes d’avions géants chaque année, mais nous espérons en avoir des dizaines de milliers. »

Pour ce faire, Boggs et son équipe travaillent sur un algorithme d’apprentissage automatique à intégrer dans les données géostationnaires des tracés de foudre.

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« Nous ne les avons tout simplement pas vus car les observations sont très limitées », a déclaré Boggs. « Il est vraiment difficile de se coordonner avec des instruments en orbite, nous avons donc [National Science Foundation] Certes, cela viendra bientôt. utilisera principalement [satellite data] Pour rechercher ces avions géants en quantités énormes… J’espère que nous pourrons détecter ces choses à travers l’hémisphère et, espérons-le, 24 heures sur 24. »

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