Los investigadores desentrañan los misterios de los raros rayos del “avión gigante”

Suspensión

Un rayo ordinario puede ser lo suficientemente sorprendente, pero los investigadores están revelando los secretos detrás de un tipo raro de descarga eléctrica llamado “chorros gigantes”. Estos son extraordinarios estallidos de luz desde la parte superior de las nubes que pueden elevarse hasta el borde del espacio.

Solo se realizan cinco observaciones de estas aeronaves en promedio en un año, generalmente por casualidad. A veces, fotógrafos afortunados los capturan en fotos de larga exposición y, en ocasiones, son detectados por satélites meteorológicos.

Un estudio publicado el miércoles en la revista Science Advances arroja luz sobre la estructura y la causa de los aviones gigantes. Analizó un avión lanzado en Oklahoma el 14 de mayo de 2018, que se elevó 50 millas por encima de una nube de tormenta y distribuyó la carga de más de 100 rayos convencionales. Fue el avión gigante más poderoso jamás estudiado.

Los investigadores mapearon el avión en 3D e identificaron las características estructurales con mayor detalle que nunca.

Escurridizos duendes rojos, como medusas resplandecientes en el cielo nocturno, fotografiados en Oklahoma

La investigación se inspiró cuando Levi Boggs, científico investigador del Instituto de Tecnología de Georgia y uno de los autores principales del artículo, se enteró de una foto de un avión de pasajeros de Oklahoma tomada por un científico ciudadano.

“Kevin Balivik [the photographer] Tiene una cámara de poca luz en el centro de Texas que a veces enciende al azar, y tomó esa cámara hace un par de años”, dijo Boggs. Me lo contaron y decidí investigar un poco”.

Fue entonces cuando Boggs reunió a un equipo que revisó los datos de ondas de radio, radar y satélite para reconstruir lo que había sucedido.

Los investigadores han podido desarrollar un modelo de la aeronave en 3D desde que fue visto por dos dispositivos de rayos ópticos basados ​​en satélites, incluido Lightning Mapping Array en el satélite meteorológico GOES-15 con vista al este de los Estados Unidos.

“Creo que provocó el vaciado de un área de unos 50 kilómetros por 50 kilómetros dentro de la nube”, dijo Boggs. “Llevó esa carga a la ionosfera”, la capa de la atmósfera de 50 a 400 millas sobre la superficie de la Tierra.

Steve Comer, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Duke, pudo extraer datos electromagnéticos de alta frecuencia de una serie de antenas cercanas a la tormenta. Por primera vez, pudo confirmar que la señal de alta frecuencia emitida por los rayos podía rastrearse hasta pequeñas “arandelas” eléctricas en forma de zarcillos en la punta del canal de rayos que se propaga.

Las redes de detección de rayos terrestres también fueron útiles para inspeccionar la aeronave, ya que informaron las tasas de rayos de la tormenta antes del lanzamiento.

“Pudimos determinar las corrientes máximas y el tipo de descarga de la tormenta principal”, dijo Boggs.

Por extraño que parezca, dijo Boggs, no hubo rayos convencionales en el área inmediata que produjo el avión gigante. Él tiene una teoría sobre esto ligada a la ubicación más común de los aviones: sobre el océano en lugar de en tierra.

Las tormentas eléctricas suelen presentar un campo eléctrico tripolar, lo que significa que consisten en una región cargada positivamente cerca del suelo, una región cargada negativamente cerca de la parte inferior de la nube y una región cargada positivamente cerca de la parte superior de la nube. El contraste entre la carga negativa en el fondo de la nube y la carga positiva cerca del suelo provoca un rayo.

“Lo que sucede es que hay un embudo de estas descargas de nube a tierra”, dijo Boggs.

La supresión de los impactos de nube a tierra ocurre con más frecuencia con las tormentas oceánicas, por razones que los científicos aún no entienden, dijo Boggs.

Los investigadores encontraron que en ausencia de un contraste de carga entre la nube y la superficie, la carga negativa se acumula en las nubes. Y los aviones gigantes pueden aliviar el exceso de carga negativa.

Algunos de los episodios más intensos de chorros gigantes se han observado sobre tormentas tropicales o huracanes, que son notoriamente desprovistos de rayos ordinarios. El 11 y 12 de agosto de 2015, el huracán Hilda generó una andanada de aviones gigantes cuando se deslizó hacia el sureste de Hawái.

Todavía queda mucho por descubrir y desconocido en el campo de los aviones gigantes, que caen bajo el paraguas de los TLE, o eventos de bengalas transitorias, es decir, rayos aéreos.

“Todavía no sabemos realmente con qué frecuencia sucede”, dijo Boggs. “Hay alrededor de cinco descubrimientos de aviones gigantes cada año, pero esperamos tener decenas de miles”.

Para hacer esto, Boggs y su equipo están trabajando en un algoritmo de aprendizaje automático para integrarse en los datos del gráfico de rayos geoestacionarios.

“Simplemente no los vimos porque las observaciones son muy limitadas”, dijo Boggs. “Es realmente difícil coordinarse con los instrumentos en órbita, así que tenemos [National Science Foundation] Concedido que esto vendrá pronto. utilizará principalmente [satellite data] Para buscar estos aviones gigantes en grandes cantidades… Espero que podamos detectar estas cosas en todo el hemisferio y, con suerte, las 24 horas del día”.

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