خبر کامل
کشف منشأ صاعقه: واکنش زنجیره‌ای قدرتمند از فضای بیرونی
صاعقه، یکی از قدرتمندترین پدیده‌های طبیعی، همواره معمایی برای دانشمندان بوده است؛ به‌ویژه اینکه چگونه ابرهای طوفانی می‌توانند میدان الکتریکی لازم برای ایجاد آن را به دست آورند. اکنون، پژوهشگران با استفاده از مدل‌های کامپیوتری، پرده از این راز برداشته‌اند و نشان داده‌اند که صاعقه نتیجه یک واکنش زنجیره‌ای قدرتمند است که منشأ آن در فضای بیرونی است.
کشف جدید در مورد منشأ صاعقه
ویکتور پاسکو، استاد مهندسی برق در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و نویسنده اصلی این مطالعه، اظهار داشت: «یافته‌های ما اولین توضیح دقیق و کمی را در مورد چگونگی آغاز صاعقه در طبیعت ارائه می‌دهد. این توضیح، ارتباط بین پرتو ایکس، میدان‌های الکتریکی و فیزیک بهمن‌های الکترونی را روشن می‌کند.»
پیش از این، بنجامین فرانکلین در سال ۱۷۵۲ ماهیت الکتریکی صاعقه را با آزمایش معروف بادبادک خود تأیید کرده بود. با این حال، داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط هواپیماها و بالن‌های هواشناسی نشان می‌داد که میدان الکتریکی مورد نیاز برای آغاز بهمن الکترونی (فرایندی که در آن یک الکترون پرسرعت با برخورد به مولکول‌های هوا، الکترون‌های بیشتری آزاد می‌کند) حدود ۱۰ برابر بیشتر از مقداری است که در داخل ابرهای طوفانی اندازه‌گیری شده است.
نظریه‌های رقیب و تأیید مدل جدید
دو نظریه اصلی برای توضیح چگونگی وقوع صاعقه وجود داشت:
- برق ساکن جوی: این نظریه فرض می‌کند که اصطکاک بین توده‌های یخ در ابرهای طوفانی باعث جدا شدن الکترون‌های منفی از اتم‌ها می‌شود و این الکترون‌ها تجمع می‌یابند تا ذرات جو را یونیزه کرده و الکترون‌های آزاد کافی برای ایجاد مسیرهای منشعب به سمت زمین را فراهم کنند.
- یونیزاسیون توسط پرتوهای کیهانی: این نظریه بیان می‌کند که یونیزاسیون اولیه توسط ذرات زیراتمی پرانرژی (عمدتاً پروتون‌ها) که از فضای بیرونی به جو فوقانی برخورد می‌کنند، ایجاد می‌شود. این پرتوها از منابعی مانند خورشید، ابرنواخترها، تپ‌اخترها و منابع ناشناخته دیگر سرچشمه می‌گیرند.
پژوهشگران در مطالعه جدید خود، داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط حسگرهای زمینی، ماهواره‌ها و هواپیماهای جاسوسی در ارتفاعات بالا را با یک مدل ریاضی که شرایط درونی ابر طوفانی پیش از وقوع صاعقه را شبیه‌سازی می‌کرد، تطبیق دادند.
شبیه‌سازی‌های این مدل، نظریه پرتو کیهانی را تأیید کرد. نتایج نشان داد که الکترون‌های تولیدشده توسط پروتون‌های پرسرعت، هنگام برخورد با مولکول‌های جو مانند نیتروژن و اکسیژن، تکثیر می‌شوند. این فرایند به بهمن الکترونی منجر می‌شود که فوتون‌های پرانرژی تولید می‌کند و به گفته پژوهشگران، این فوتون‌ها آغازگر صاعقه هستند.
توضیح پدیده‌های مرتبط
این مدل همچنین توضیح می‌دهد که چرا پیش از وقوع صاعقه، پرتوهای گاما و ایکس با انرژی بالا ظاهر می‌شوند. پاسکو توضیح می‌دهد: «در مدل ما، پرتوهای ایکس پرانرژی که از بهمن‌های الکترونی سریع تولید می‌شوند، از طریق پدیده‌ای به نام اثر فوتوالکتریک، آزادسازی الکترون‌های جدید در هوا را به دنبال دارند و باعث تقویت سریع این بهمن‌های الکترونی می‌شوند.»
وی افزود: «این واکنش زنجیره‌ای در حجم‌های بسیار کوچکی رخ می‌دهد و شدت آن می‌تواند بسیار متفاوت باشد. گاهی این واکنش آن‌قدر قوی می‌شود که پرتوهای ایکس قابل شناسایی تولید می‌کند؛ اما چون نور و امواج رادیویی بسیار ضعیفی به همراه دارد، ممکن است منبع این پرتوها از بیرون تاریک و بی‌صدا به نظر برسد. این امر توضیح می‌دهد که چرا پرتوهای گاما می‌توانند از مناطقی ظاهر شوند که نوری دیده نمی‌شود و امواج رادیویی هم ندارند.»
یافته‌های این مطالعه در تاریخ ۲۸ ژوئیه در مجله «Journal of Geophysical Research: Atmospheres» منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
