Des scientifiques étudient de gigantesques “jets” d’énergie qui s’envolent vers l’espace

Une récente "jet gigantesque" de l'éclairage a explosé à 50 milles dans l'espace, un phénomène que les scientifiques commencent à peine à comprendre.

Le jet géant de l’Oklahoma. Image : Chris Holmes

ABSTRACT décompose la recherche scientifique hallucinante, les technologies futures, les nouvelles découvertes et les percées majeures.

Les coups de foudre peuvent être un spectacle exaltant et terrifiant à voir depuis le sol, mais ce qui est plus sauvage, c’est que ces éclairs de plasma intenses éclatent parfois puissamment dans la direction opposée, zigzaguant dans l’espace dans des affichages éblouissants connus sous le nom de jets gigantesques.

Maintenant, des scientifiques dirigés par Levi Boggs, chercheur au Georgia Tech Research Institute, ont décrit le jet gigantesque le plus puissant jamais vu, qui a jailli du sommet d’un nuage dans l’Oklahoma et s’est élancé à 50 miles au-dessus de la surface de la Terre, où il a fourni le plus grand transfert de charge à espace au dossier.

Alors que la plupart des éclairs transportent moins de cinq coulombs (une mesure de charge), ce jet a transféré 300 coulombs dans l’ionosphère, l’extrémité inférieure de l’espace, lorsqu’il a frappé le 14 mai 2018. C’est près du double de la plus grande charge précédente. par un jet gigantesque et est à égalité avec le plus grand jamais enregistré pour les coups nuage-sol.

Le jet a été capturé sur film par un scientifique citoyen à proximité avec une caméra à faible luminosité, ainsi que d’autres instruments au sol et dans l’espace, révélant des détails inédits sur ces mystérieuses frappes ascendantes qui ont “de larges implications sur la physique de la foudre au-delà celui des jets gigantesques », selon une étude publiée la semaine dernière dans Avancées scientifiques.

“J’étais vraiment intrigué parce que les observations de jets gigantesques sont vraiment rares, seulement quelques-unes par an si cela”, a déclaré Boggs dans un e-mail. « Je saisis donc toute chance de les étudier, car essayer de les capter avec des campagnes de terrain dédiées est très difficile. C’est par hasard que j’ai entendu parler de cette vidéo, et heureusement, l’événement dans la vidéo a également été observé par un réseau de cartographie radio au sol et des instruments optiques en orbite géostationnaire.

En plus de son immense charge, le jet a intrigué des scientifiques comme Boggs parce qu’il a émergé de “circonstances inhabituelles” dans un “nuage d’orage unique”, selon l’étude. La plupart des jets gigantesques se produisent dans des environnements tropicaux et sont situés à proximité de parties d’une tempête qui sont fortement convectives, mais celle-ci s’est produite dans une zone de faible convection.

“Généralement, des jets gigantesques se produisent à partir de tempêtes tropicales près de l’équateur qui ont des sommets de nuages ​​​​très hauts (18 km) qui pénètrent dans la stratosphère et la turbulence associée au sommet des nuages, mais cet événement s’est produit au milieu des États-Unis continentaux et avait des sommets de nuages ​​​​relativement bas ( 14 km) avec peu de turbulence au sommet des nuages ​​», a déclaré Boggs.

“Il n’y a pas eu d’activité de foudre avant le gigantesque jet dans la cellule orageuse mère, ce qui n’a jamais été le cas d’après les observations passées”, a-t-il poursuivi. “Cela a permis à la tempête mère d’accumuler une quantité importante de charge électrique, ce qui a permis au gigantesque jet de transférer la plus grande quantité de charge jamais enregistrée dans l’ionosphère (300 coulombs).”

Les images du scientifique citoyen ont été tournées depuis le sol à Hawley, au Texas, juste de l’autre côté de la frontière de l’État, mais le jet a également été détecté par un système de cartographie sophistiqué pour les signaux radio à très haute fréquence (VHF) déclenchés par des éclairs, deux radars météorologiques de nouvelle génération (NEXRAD) et le réseau de satellites environnementaux opérationnels géostationnaires (GOES) de la NOAA.

Boggs et ses collègues ont parcouru cette surabondance fortuite de données à la recherche d’indices sur l’origine et la dynamique du jet de l’Oklahoma. Les résultats ont confirmé les théories sur le comportement des principaux composants plasmatiques des éclairs, appelés streamers et leaders, qui sont respectivement d’environ 400 degrés Fahrenheit et de 8 000 degrés Fahrenheit.

“Les données radio et optiques 3D combinées fournissent des informations clés sur la nature plasmatique des jets gigantesques”, a déclaré l’équipe. “De plus, les données radio et optiques montrent la première preuve claire que la VHF observée par les réseaux de foudre est produite par des streamers devant le leader.”

Bien que le jet de l’Oklahoma ait fourni cet aperçu étonnant d’un jet sans égal, de nombreuses questions subsistent sur ces événements insaisissables. Résoudre ces mystères est une entreprise scientifique intrigante en soi, mais elle a également des conséquences pratiques car de gigantesques jets peuvent brouiller les opérations des engins spatiaux.

“Étant donné que ces événements se connectent au bord inférieur de l’espace et transfèrent des charges à cette région, ils pourraient potentiellement avoir des effets sur la météo spatiale qui pourraient affecter les communications et les signaux électromagnétiques entre le sol et les satellites en orbite”, a déclaré Boggs. Il a également noté que s’il est possible que les jets puissent heurter un avion, c’est très peu probable car les pilotes évitent de voler au-dessus des nuages ​​orageux.

Personne ne sait même combien de ces jets frappent l’espace chaque année, avec des estimations allant de 1 000 à 50 000, laissant beaucoup de place pour de futures découvertes. à cette fin, Boggs et ses collègues espèrent observer davantage de ces événements brillants, qui pourraient potentiellement éclairer le ciel avec des rayons gamma, la forme de lumière la plus énergétique.

“Nos résultats suggèrent que lorsque la décharge s’échappe du nuage, le champ électrique à la pointe devrait être extrêmement important, potentiellement suffisamment important pour produire des rayons gamma”, a conclu Boggs. «Des éclairs gamma terrestres (TGF) sont observés depuis plusieurs années à partir de la foudre, mais jamais à partir d’un jet gigantesque. Nos résultats indiquent que des jets gigantesques peuvent également produire des TGF.

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