Crapaturile zanganitoare ale fulgerelor si valurile de energie luminoasa au starnit de mult timp intrebari stiintifice nedumerite. Si, desi raman multe intrebari despre aceste fulgere puternice, un mister deosebit de important – cum se produc cele mai stralucitoare si mai puternice lovituri ale planetelor – a primit recent un raspuns.
Lovitura medie de fulger produce aproximativ 1.000 pana la 5.000 de megajouli de energie – suficienta pentru a alimenta un bec de 60 de wati timp de peste sase luni. Termenul „superbolt” a fost inventat intr-un studiu fundamental publicat in 1977 pentru fulgerarile care strapungeau cerul cu de 1.000 de ori mai multa lumina si energie decat atat. In timp ce aceste suruburi reprezinta doar o mica parte din toate loviturile de fulgere, natura lor extrema poate ajuta oamenii de stiinta sa cerceteze functionarea furtunilor electrice.
Intr-un nou studiu, cercetatorii au descoperit ca energia unui surub creste dramatic atunci cand zona de incarcare a unui nor, unde este generat fulgerul, este mai aproape de suprafata Pamantului.
„Cand am vazut aceasta corelatie, ochii nostri erau larg deschisi. Ne-am gandit ca este urias”, spune Avichay Efraim, fizician la Universitatea Ebraica din Ierusalim si autor principal al studiului. „Bucuria de a descoperi asa ceva este visul fiecarui om de stiinta.”
In norii de furtuna, care traverseaza o gama larga de temperaturi si pot atinge pana la 11 mile in inaltime, curentii de aer ascendenti si descendenti determina gheata si apa sa se ciocneasca intre ele, lasand unele particule incarcate pozitiv, iar altele incarcate negativ. Acest lucru creeaza un camp electric in nor, cunoscut sub numele de zona de incarcare.
„Pentru ca fulgerele sa apara, trebuie sa avem gheata”, spune Efraim. „Si gheata apare doar sub zero Celsius, in izoterma zero – limita de jos a zonei de incarcare. Undeva in aceasta zona se aprinde fulgerul. Cand distanta este mai mica intre aceasta zona si oceane sau platouri, obtinem energie mult mai mare.”
Descurcarea fulgerului
Cercetarea lui Efraim a rezultat dintr-un studiu din 2019, care a aratat ca superbolturile tind sa se aglomereze in anumite parti ale lumii: Marea Mediterana, Oceanul Atlantic de Nord-Est si unul dintre cele mai inalte platouri de pe Pamant, Altiplano din Bolivia si Peru.
„Am inceput sa ne gandim, ce ar putea fi cu aceste trei regiuni?” continua Efraim. „De ce nu in alta parte?”
In cautarea raspunsurilor, cercetatorii au strans si analizat date de la un set de detectoare de fulgere cu unde radio, care au indicat ora exacta, locatia si energia anumitor lovituri de fulger care au avut loc intre 2010 si 2018. Apoi, echipa a folosit datele pentru a determina conditiile din jurul furtunilor, cum ar fi altitudinea suprafetei terenului si a apei, altitudinea zonei de incarcare, baza norilor si temperaturile maxime si concentratiile de aerosoli.
Efraim a vazut anterior ca aerosolii revigoreaza loviturile de fulgere si la inceput s-a gandit ca ar putea juca un rol in aparitia superbolturilor. Desi a descoperit ca aerosolii au afectat frecventa fulgerelor, ei nu au jucat un rol semnificativ in puterea unei lovituri. Mai degraba, distanta dintre zona de incarcare a unui nor si suprafata planetei a fost cea care a afectat energia unui fulger.
„Orice progres in domeniul superbolts este fascinant; sunt foarte rare si greu de urmarit”, spune Michael Peterson, un om de stiinta atmosferic la Laboratorul National Los Alamos, care nu a fost implicat in noul studiu.
Peterson observa ca, desi exista motive intemeiate sa credem ca o distanta mai mica intre zona de incarcare a unui nor de furtuna si sol produce fulgere mai puternice, in special in Anzi, mecanismele de explicare a acestui fenomen se bazeaza pe modele. Fara informatii de la un radar meteorologic sau alte masuratori optice, spune el, este o provocare sa descoperi procesele la scara mica in cadrul furtunilor.
„Este o problema dificil de rezolvat, deoarece aceste superbolturi apar atat de rar, poate de cateva ori pe an. Cu furtunile oceanice, am putut vedea ca aceasta este o problema de corelare sau o problema de cauzalitate”, spune Peterson. „Nu avem atat de mult un punct de referinta de care sa plecam in ceea ce priveste modul in care apar [superbolturile] si speram ca aceasta cercetare ofera o parte din asta.”
Studiind fulgerarile viitoare
Efraim observa ca intelegerea cauzei superbolts va fi importanta pentru a determina modul in care ar putea avea impact asupra societatii.
„Impactul imediat este riscul de superbolts asupra infrastructurii, turbinelor eoliene, navelor, avioanelor – lucruri pe care le folosim”, spune el. „Aceste lucruri pot absorbi fulgerele medii intr-o anumita masura, dar superbolturile pot provoca topirea sau daune grave.”
Cercetarile asupra efectelor complicate ale incalzirii globale asupra activitatii superbolt raman necunoscute, spune Efraim, dar probabil ca va fi un domeniu de interes in viitor. duce la formarea zonei de incarcare mai ridicate in altitudine, scazand frecventa superbolturilor. Dimpotriva, schimbarile induse de clima ale vantului si ale fluxurilor cu jet ar putea aduce o intindere de aer rece pana la ecuator, unde s-ar ciocni cu aerul cald si umed si s-ar reduce zona de incarcare, creand mai multe superbolturi.
„Este foarte complicat pentru ca nu putem spune cu siguranta ce ar afecta inca ceva, dar cu siguranta este ceva care poate fi modelat”, continua Efraim. „Cred ca acesta este impactul cercetarii noastre – am gasit o piesa mare a puzzle-ului, iar aceste informatii pot fi acum implementate si incorporate in modele globale.”
