العلماء يكتشفون سبب أقوى برق على الأرض
توصلت دراسة جديدة إلى أن من المرجح أن تضرب صواعق البرق الفائق كلما اقتربت منطقة الشحن الكهربائي للسحابة العاصفة من الأرض أو سطح المحيط.
وهذه الظروف هي المسؤولة عن "النقاط الساخنة" للصواعق الفائقة فوق بعض المحيطات والجبال الشاهقة.
ويشكل البرق الفائق أقل من 1% من إجمالي البرق، ولكن عندما يضرب، فإنه يضرب بقوة. ويقول العلماء إنه في حين أن متوسط ضربة البرق تحتوي على نحو 300 مليون فولت، فإن الصواعق الفائقة أقوى 1000 مرة ويمكن أن تسبب أضرارا كبيرة للبنية التحتية والسفن.
وأوضح أفيخاي إفرايم، عالم الفيزياء في الجامعة العبرية في القدس، والمؤلف الرئيسي لهذه الدراسة: "على الرغم من أن الصواعق الفائقة لا تمثل سوى نسبة ضئيلة جدا من كل البرق، إلا أنها ظاهرة رائعة".
ووجد تقرير صدر عام 2019 أن الصواعق الفائقة تميل إلى التجمع فوق شمال شرق المحيط الأطلسي، والبحر الأبيض المتوسط، ومنطقة ألتيبلانو في بيرو وبوليفيا، وهي واحدة من أطول الهضاب على وجه الأرض.
وقال إفرايم: "أردنا أن نعرف ما الذي يجعل هذه الصواعق القوية أكثر ميلا للتشكل في بعض الأماكن مقارنة بأماكن أخرى".
وتقدم الدراسة الجديدة التفسير الأول لتكوين وتوزيع الصواعق الفائقة فوق الأرض والبحر في جميع أنحاء العالم.
وغالبا ما يصل ارتفاع السحب العاصفة إلى 12 إلى 18 كيلومترا (7.5 إلى 11 ميلا)، وتغطي نطاقا واسعا من درجات الحرارة. ولكن لكي يتشكل البرق، يجب أن تمتد السحابة على الخط الذي تصل فيه درجة حرارة الهواء إلى 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت).
وفوق خط التجمد، في الروافد العليا للسحابة، تحدث كهربة وتولد "منطقة الشحن" الخاصة بالبرق.
وتساءل إفرايم عما إذا كانت التغيرات في ارتفاع خط التجمد، وبالتالي ارتفاع منطقة الشحن، يمكن أن تؤثر على قدرة العاصفة على تكوين صواعق فائقة.
وقد استكشفت الدراسات السابقة ما إذا كانت قوة الصواعق الفائقة يمكن أن تتأثر برذاذ البحر، أو انبعاثات الممرات الملاحية، أو ملوحة المحيط، أو حتى غبار الصحراء، لكن تلك الدراسات اقتصرت على المسطحات المائية الإقليمية، ويمكن أن تفسر على الأكثر جزءا فقط من التوزيع الإقليمي للصواعق الفائقة. وظل التفسير العالمي للنقاط الساخنة للصواعق الفائقة بعيد المنال.
ولتحديد أسباب تجمع الصواعق الفائقة فوق مناطق معينة، كان إفرايم وزملاؤه بحاجة إلى معرفة وقت وموقع وطاقة ضربات البرق المحددة، والتي حصلوا عليها من مجموعة من أجهزة كشف الموجات الراديوية.
واستخدموا بيانات البرق هذه لاستخراج الخصائص الرئيسية من بيئات العواصف، بما في ذلك ارتفاع سطح الأرض والماء، وارتفاع منطقة الشحن، ودرجات الحرارة العلوية والقاعدية للسحابة، وتركيزات الهباء الجوي. ثم بحثوا عن الارتباطات بين كل من هذه العوامل وقوة الصاعقة الفائقة، وتوصلوا إلى رؤى حول الأسباب التي تنتج البرق القوي.
ووجد العلماء أنه على عكس الدراسات السابقة، لم يكن للهباء الجوي تأثير كبير على قوة الصاعقة الفائقة. وبدلا من ذلك، أدت المسافة الأصغر بين منطقة الشحن وسطح الأرض أو الماء إلى زيادة نشاط البرق بشكل ملحوظ.
وتسمح العواصف القريبة من السطح بتكوين مسامير ذات طاقة أعلى، لأن المسافة الأقصر عمومًا تعني مقاومة كهربائية أقل وبالتالي تيارا أعلى. والتيار الأعلى يعني صواعق أقوى.
والمناطق الثلاث التي تشهد أكبر عدد من الصواعق الفائقة - شمال شرق المحيط الأطلسي، والبحر الأبيض المتوسط، وجبال ألتيبلانو - تشترك جميعها في شيء واحد: فجوات قصيرة بين مناطق الشحن البرقي والأسطح.
وقال إفرايم: "الارتباط الذي رأيناه كان واضحا وكبيرا للغاية، وكان من المثير للغاية أن نرى حدوثه في المناطق الثلاث. هذا إنجاز كبير بالنسبة لنا".
وأشار إفرايم إلى أن معرفة أن المسافة القصيرة بين السطح ومنطقة شحن السحابة تؤدي إلى المزيد من الصواعق الفائقة، سيساعد العلماء على تحديد كيفية تأثير التغيرات في المناخ على حدوث البرق الفائق في المستقبل. وأضاف أن درجات الحرارة الأكثر دفئا يمكن أن تسبب زيادة في البرق الأضعف، لكن زيادة الرطوبة في الغلاف الجوي يمكن أن تبطل ذلك. ولا توجد إجابة محددة حتى الآن.
ويخطط الفريق لاستكشاف عوامل أخرى يمكن أن تساهم في تكوين الصاعقة الفائقة، مثل المجال المغناطيسي أو التغيرات في الدورة الشمسية.
نُشرت الدراسة في مجلة Geophysical Research: Atmospheres.
المصدر: phys.org
