Hosszú hatótávolságú mágneses tanulmányok megmagyarázzák, hogyan nyerik el energiájukat a késleltetett "sprites"

Hosszú hatótávolságú mágneses tanulmányok megmagyarázzák, hogyan nyerik el energiájukat a késleltetett "sprites"
Hosszú hatótávolságú mágneses tanulmányok megmagyarázzák, hogyan nyerik el energiájukat a késleltetett "sprites"
Anonim

Egy német kutató mágneses térmérései és a Duke Egyetem mérnökének elemzései megmagyarázzák, hogy a kísérteties, nagy magasságú "sprite"-ek létrehozásához kapcsolódó kettős elektromos kisülések néha miként választhatók el egymástól szokatlanul hosszú időközökkel, amelyek akár még hosszabbak is. mint a másodperc egytizede.

Tanulmányaik azt mutatják, hogy a korábban nem dokumentált erős felhő-föld elektromos áramok fennmaradhatnak az első és az azt követő kisülések között, elegendő energiaáramlást fenntartva a második robbanáshoz ahhoz, hogy ténylegesen kiváltsa a spritet.

A szellemek halvány, színes és rendkívül rövid felvillanások, amelyekről ma már tudjuk, hogy a Föld légkörében, közvetlenül az ionoszféra alatti területen törnek ki, amely körülbelül 50 mérföldes magasságban kezdődik. Míg korábban éles szemű megfigyelők, például repülőgép-pilóták észlelték, tudományosan csak az elmúlt évtizedben dokumentálták őket.

A korábbi kutatások, részben Steven Cummer, a Duke villamos- és számítástechnikai adjunktusa által, a sprite fejlődését az Egyesült Államok középnyugati részén megfigyelt rendkívül erős zivatarokkal kötötték össze.

A korábbi munkák minden sprite-ot egy szokatlanul erős felhő-föld villámhoz kötöttek, amit egy második kisülés követett 25-50 mérföld magasságban.

Cummer, aki antennát használ egy távoli erdőben Duke közelében, hogy tanulmányozza az ilyen középnyugati viharokat, először dokumentálta, hogy a második kisülés energiája, nem pedig a kezdeti csavar, minden részletében a gyantázáshoz igazodik. és egy szellem fogy.

A Geophysical Research Letters című folyóirat csütörtöki számában megjelent új jelentésben Cummer és Martin Fuellekrug, a Frankfurti Egyetem Meteorológiai és Geofizikai Intézetének munkatársa válaszol egy olyan kérdésre, amely az esetek kisebb részében továbbra is zavarba ejtette a nyomozókat. Az esetek 75 százalékában a sprite-ok gyorsan fejlődnek „nagyon okozati” módon – mondta Cummer egy interjúban. Az eseményeknek ez a megmagyarázható láncolata akkor kezdődik, amikor egy kivételes villámcsapás olyan nagy magasságban elektromos mezőt hoz létre, amely elegendő ahhoz, hogy a második szikrát sprite-vé alakuljon.

"De ezzel a maradék 25 százalékkal nagyon hosszú késleltetés lehet bármely villámcsapástól a sprite elindulásáig, 10-nél hosszabbtól akár 200 ezredmásodpercig is, ami hosszabb, mint a legtöbb villámfolyamat megtörténik” – mondta.

Ilyen esetekben a Cummer antennavizsgálatai – amelyek a villámcsapásokra jellemző alacsony frekvenciájú elektromágneses visszatéréseket elemzik – a kezdeti csapást és a második kisülést csúcsként mutatják meg a diagramon, amelyet megmagyarázhatatlan aktivitási rés választ el."Rejtély volt, hogy mi köti össze a kettőt" - jegyezte meg.

„A sprite-októl függetlenül ismert volt, hogy egyes villámkisülések úgynevezett „hosszú folyamatos árammal” rendelkeznek, amely 100 ezredmásodpercig vagy tovább tarthat” – mondta. "De ennek az áramerősségnek a legtöbb mérése sokkal kisebb, mint a villámcsúcs áramerősség, csak éppen nincs elég áram ahhoz, hogy bármiféle sprite történjen.

"Felmerült a gyanú, hogy valami ehhez hasonló hosszú, folyamatos áramok hatnak valamilyen sprite-termelő villámban. De ezeknek legalább 10-szeresnek, és valószínűleg 50-szeresnek kell lenniük a szokásosnál nagyobb folyamatos áramoknak. És senki sem figyelt meg elég hosszú és elég erős folyamatos áramlatokat ahhoz, hogy ezeket a késleltetett sprite-eket létrehozza."

Cummer a hiányzó áramok jeleit fedezte fel a Fuellekruggal együttműködve, aki az ultraalacsony elektromágneses frekvenciákra kivételesen érzékeny mágneses térérzékelőkkel dolgozik.Az érzékelők elhelyezése 1998 nyarán a kaliforniai Santa Cruzban, Soccoróban, N.M.-ben és Saskatoonban, Saskatchewanban, a Fuellekrug három különböző esetre összpontosított – Michiganben, Minnesotában és Oklahomában –, ahol a nagy magasságban lévő sprite-ok több mint több mint a villámcsapást követték. 40 ezredmásodperc. A villám- és sprite-eseményeket időzítésük és helyük kapcsolta össze, az elsőt a National Lightning Detection Network rögzítette, míg a sprite-eket az Alaszkai Egyetem kutatói videózták fel.

Matematikai modellezési elemzést a Fuellekrug sokkal érzékenyebb méréseire alkalmazva Cummer folyamatos felhő-föld áramokat talált egy eseményben, amely körülbelül 4000 és 7000 amper között változott körülbelül 150 ezredmásodperc alatt. „Ez a szám rendkívül nagy” – mondta. "A legtöbb ilyen folyamatos árammérés kevésbé látványos villámlás esetén 100-200 amperes."

Elemzése kimutatta, hogy egy másik esemény során 10 000 amperes folyamatos áram folyt a villámlás és a sprite kisülés között."Közönséges villámkisülés esetén a csúcsáram 10 000-20 000 amper lehet" - jegyezte meg Cummer, de sokkal rövidebb ideig. "Ezek a folyamatos áramok megközelítik a normál villámok csúcsáramait, de több mint 100-szor hosszabb időtartamokról beszélünk."

A nagy és kis intervallum közötti különbség ebben a tanulmányban még mindig megkülönböztethetetlen pillanatnak tűnhet. "Valószínűleg 100 milliszekundumot érzékelhet, ami 0,1 másodperc, ha egy stopperórára néz. De ez a tizedmásodperc még mindig elég rövid" - mondta Cummer.

"A kérdés az, hogy ez mindig megtörténik a hosszan késleltetett sprite-ok esetében? Csak háromból vettünk mintát. A sprite vonatkozásain túl ezek a mérések megemelik annak a plafonját, hogy mekkora lehet a folyamatos villámáram."

A kezdeti megaboltnyi villámlás után oly régen kitörő szellemek "nem feltétlenül energikusabbak, mint azok, amelyek hamarosan jönnek" - mondta Cummer.

"Kétségtelen, hogy az ilyen típusú kibocsátások azok, amelyek erdőtüzeket okozhatnak. Ha ennyi áramot pumpálsz egy fába, annyi időt adsz a felmelegedésre, hogy nem tudsz segíteni. de gyújts tüzet."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei