Los investigadores desentrañan los misterios de los raros rayos «gigantescos».

Comentario

Los rayos normales pueden ser lo suficientemente sorprendentes, pero los investigadores están desentrañando los secretos detrás de un tipo de descarga eléctrica rara vez observada llamada «chorros gigantes». Estos son extraordinarios destellos de luz desde la parte superior de las nubes que pueden tocar el límite del espacio.

Solo se realizan cinco observaciones de estos chorros en un año promedio, generalmente por casualidad. A veces, fotógrafos afortunados los capturan en imágenes de larga exposición y ocasionalmente son vistos por satélites meteorológicos.

Un estudio publicado el miércoles en La revista Science Advances arroja luz sobre la estructura y causa de chorros gigantes. Analizó un jet desatado en Oklahoma el 14 de mayo de 2018, que se elevó 50 millas por encima de una nube de tormenta y entregó más carga que 100 rayos tradicionales. Fue el jet gigante más poderoso estudiado.

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

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

La investigación se inspiró cuando Levi Boggs, investigador del Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia y uno de los autores principales del artículo, se enteró de una fotografía del jet de Oklahoma de un científico ciudadano.

“Kevin Palivec [the photographer] tiene una cámara de 10W en el centro de Texas que a veces usa al azar, y la capturó hace un par de años”, dijo Boggs. La imagen “fue como una sesión. Me lo contaron y decidí investigar un poco”.

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

Los investigadores pudieron desarrollar un modelo 3D del chorro tal como lo vieron dos instrumentos de rayos ópticos basados ​​​​en satélites, incluida la matriz de mapeo de rayos en el satélite meteorológico GOES-15 que escanea el este de los Estados Unidos.

«Creo que arrojó un área de unos 50 kilómetros por 50 kilómetros dentro de la nube», dijo Boggs. «Transfirió esa carga a la ionosfera», la capa atmosférica a unas 50-400 millas sobre la superficie de la tierra.

Steve Cummer, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Duke, pudo extraer datos electromagnéticos de alta frecuencia de una serie de antenas cercanas en las inmediaciones de la tormenta. Por primera vez, pudo confirmar que la señal de alta frecuencia emitida por un rayo en realidad se remonta a pequeñas «serpentinas» de electricidad similar a un zarcillo en la punta de un canal de propagación de rayos.

Las redes terrestres de detección de rayos también fueron útiles para investigar el chorro, ya que informaron las tasas de rayos durante la tormenta antes de que estallara.

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

Extrañamente, dijo Boggs, no hubo rayos convencionales en el área inmediata que produjo el chorro gigante. Él tiene una teoría al respecto que está relacionada con la ubicación más común de los chorros: en el océano en lugar de en tierra.

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Las tormentas suelen ocurrir un campo electrico tripolar, lo que significa que consisten en un área cargada positivamente cerca del suelo, un área cargada negativamente cerca de la parte inferior de la nube y un área 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 una supresión de estas descargas de nube a tierra», dijo Boggs.

Esta supresión de los ataques de nube a tierra ocurre con mayor frecuencia con las tormentas oceánicas por razones que los científicos aún no entienden, dijo Boggs.

Los investigadores descubrieron que, en ausencia de un contraste de carga entre la nube y la superficie, se acumula carga negativa en las nubes. Los chorros gigantes pueden aliviar ese exceso de carga negativa.

Algunos de los episodios más prolíficos de chorros gigantes se han observado durante tormentas tropicales o huracanes, notoriamente carentes de rayos ordinarios. El 11 y 12 de agosto de 2015, el huracán Hilda produjo una ráfaga de enormes chorros mientras se deslizaba hacia el sureste de Hawái.

Todavía hay muchas cosas que siguen siendo desconocidas y desconocidas en el campo de los chorros gigantes, que caen bajo el paraguas de los TLE, o eventos de luz transitoria, o rayos atmosféricos superiores.

«Todavía no sabemos con qué frecuencia ocurren», dijo Boggs. «Hay alrededor de cinco detecciones de chorros gigantes al año, pero esperamos obtener tal vez decenas de miles de ellos».

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

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«Simplemente no los hemos visto porque las observaciones son muy limitadas», dijo Boggs. “Es realmente difícil coordinarse con los instrumentos en órbita, así que tenemos un [National Science Foundation] concede que llegará pronto. Esto básicamente usará [satellite data] para cazar estos chorros gigantes en grandes cantidades… esperamos poder detectar estas cosas en un hemisferio, con suerte, las 24 horas del día».

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