قد تكون الأشعة الكونية الشرارة المراوغة للبرق هنا على الأرض

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

تشير دراسة جديدة إلى أن الأشعة الكونية قد تقدم إجابة خارجية لهذا الغموض الطويل عن البرق على الأرض ، كما تشير دراسة جديدة.

العواصف الرعدية شائعة للغاية ؛ تحدث 3 ملايين ضربات صاعقة على وجه الأرض كل يوم ، وفقا لمكتب Met في المملكة المتحدة. ولكن على الرغم من أن البرق في كل مكان ، إلا أن العلماء لا يزالون لا يفهمون تمامًا ما الذي يثيره. الآن ، تشير دراسة جديدة أجراها الباحثون في مختبر لوس ألاموس الوطني إلى أن أحد سائق البرق قد يكون له أصل خارج الأرض.

وقال شوان مين شاو ، عالم في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو ومؤلف الدراسة الجديدة ، التي نشرت في 3 مارس في مجلة JGR Atmospheres: “تم اقتراح النظرية الأصلية لبدء البرق في الستينيات والسبعينيات”. وقال شاو لـ Space.com “لقد افترضت أن الإلكترونات تتأين في الهواء وتبدأ ما نسميه انهيار حراري”. “لكن هذه العملية تتطلب مجالًا كهربائيًا قويًا جدًا في السحابة ، ولم يتم قياس ذلك مطلقًا.” في الواقع ، أضاف شاو ، أن أقوى مجال كهربائي تم اكتشافه على الإطلاق داخل السحب العاصفة كان أضعف 10 أضعاف مما سيكون عليه الحاجة لإثارة البرق بناءً على تلك النظرية.

لحل اللغز الطويل الأمد ، استخدم شاو وزملاؤه مجموعة من الهوائيات الراديوية لتسجيل التقدم الدقيق لتصريف البرق في المكان والوقت بدقة ودقة غير مسبوقة. تتكون المصفوفة من مجموعتين للهوائي ، وتقع على بعد 7 أميال (11.5 كيلومترًا) في لوس ألاموس ، مما سمح للفريق بإنشاء رؤية ثلاثية الأبعاد لمسار كل ضربة صاعقة.

تستند النتائج المقدمة في الدراسة الجديدة إلى ملاحظات عاصفة واحدة في 30 يوليو 2022 ، والتي أنتجت أكثر من 300 وميض البرق. بالإضافة إلى تراكم ومسار براغي البرق ، قام الباحثون بقياس الاستقطاب أو الاتجاه للتيار الكهربائي الذي يتكون من البرق وقارنوا هاتين البيانات.

وقال شاو: “قمنا بمقارنة اتجاه انتشار إشارة البرق على طول عدة مئات من الأمتار وقارنوا ذلك مع اتجاه استقطاب الشرارة”. )

يعتقد شاو أن شيئًا آخر هو الاستحمام الكوني. حمامات الأشعة الكونية هي شلالات من جزيئات الطاقة العالية الناتجة في الجو من خلال الأشعة الكونية-رشقات نوى الهيدروجين المشحونة التي تتعرج عبر الكون بسرعة الضوء تقريبًا. يمكن أن تأتي الأشعة الكونية من supernovas البعيدة والثقوب السوداء وحتى الشمس ، وهم يستمرون في الغلاف الجوي العلوي للأرض. عندما يتناقصون وهم يتفاعلون مع جزيئات الهواء ، فإنها تنتج شلالات من الجزيئات الغريبة مثل pions ، muons ، الإلكترونات عالية الطاقة ، ونظرائهم المضادة ، والمعروفة باسم البوزيترونات.

“[A] قال شاو: “إن بوزيترون هو ما نسميه مضادًا ، إنه نفس الشيء [an] الإلكترون ، ولكن له شحنة إيجابية بدلاً من سلبية. “

وقال إن وجود البوزيترون في زخات الأشعة الكونية يمكن أن يفسر التناقض بين اتجاه تصريف البرق وذات التيار الكهربائي في الشرارة التي لاحظتها مجموعة لوس ألاموس.

شاو وزملاؤه ليسوا أول من يبحثون عن علاقة بين البرق والأشعة الكونية. ومع ذلك ، فإن الملاحظات الجديدة مهمة لأنها لا تتماشى مع أي من النظريات السابقة ، كما أشار شاو.

وقال إن النتائج مثيرة ، لكن لا يزال هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به. تشكل الأشعة الكونية كوكبنا طوال الوقت ، ولكن من الصعب اكتشاف آثارها.

وقال شاو: “نود حقًا الحصول على ملاحظات مباشرة متزامنة للظواهر – البرق والاستحمام الكوني”. “لكن هذا سيكون صعبًا للغاية لأن أجهزة الكشف عن الجسيمات التي يمكنها اكتشاف تلك الاستحمام على الأرض يمكنها فقط التقاطها عندما تأتي من اتجاه معين. مع الأنظمة الحالية ، قد نكون قادرين فقط على اكتشاف واحد من كل ألف منهم.”

في الوقت الحالي ، سيحاول الباحثون تكرار قياساتهم على عدد أكبر من العواصف الرعدية ومضات البرق. سوف يبحثون أيضًا عن الارتباطات المحتملة بين عدد ضربات البرق ومرحلة الدورة الشمسية.

القصص ذات الصلة:

– من أين تأتي الأشعة الكونية؟

— 'armers' يمكن أن تساعد في الكشف عن المصدر الكوني الغامض

– الأشعة المستحقة لها كميات مفاجئة من المضادات. هل المادة المظلمة مسؤولة؟

يعتقد الباحثون أنه خلال الجزء الأكثر نشاطًا في دورة الشمس التي استمرت 11 عامًا ، والمعروفة باسم الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، تصل أشعة كونية أقل إلى الكوكب لأن مجاله المغناطيسي يعزز من خلال الضرب المستمر للرياح الشمسية. هذا المجال المغناطيسي المعزز أفضل في صد الأشعة الكونية الواردة ، والتي ، من الناحية النظرية ، يجب أن تجعل الجو أقل مواتا لتشكيل البرق. ومع ذلك ، حتى الآن ، فإن البيانات المتعلقة بهذا نادرة ، كما قال شاو.

وقال شاو: “إنها مشكلة صعبة للغاية لأن معدل البرق يمكن أن يتأثر بالعديد من العوامل الأخرى”. “نحتاج إلى أشخاص لجمع الكثير من بيانات البرق على مستوى العالم لرؤية هذا التأثير ، ولكن عليك استبعاد بعض العوامل الأخرى هناك أيضًا.”