نشرت دراسة الأربعاء في أبرز ما في مجلة Science Advances على هيكل وسبب الطائرات العملاقة. قام بتحليل طائرة نفاثة تم إطلاقها في أوكلاهوما في 14 مايو 2018 ، والتي ارتفعت 50 ميلًا فوق سحابة رعدية وأطلقت شحنة أكثر من 100 صاعقة تقليدية. كانت أقوى طائرة عملاقة تمت دراستها.
قام الباحثون برسم الخرائط ثلاثية الأبعاد للطائرة وتحديد الميزات الهيكلية بتفاصيل أكبر من أي وقت مضى.
استوحى التحقيق عندما اكتشف ليفي بوجز ، الباحث في معهد جورجيا للأبحاث التكنولوجية وأحد المؤلفين الرئيسيين للورقة ، صورة لطائرة أوكلاهوما النفاثة التقطها عالم مواطن.
«كيفن باليفيك [the photographer] لديه كاميرا منخفضة الإضاءة في وسط تكساس يستخدمها أحيانًا بشكل عشوائي ، وقد التقطها قبل بضع سنوات ، “قال بوغز. كانت الصورة “نوع من الجلوس. قيل لي عن ذلك وقررت التحقيق قليلا.
عندها قام بوغز بتجميع فريق بحث في البيانات من الأقمار الصناعية والرادار وموجات الراديو لتجميع ما حدث.
تمكن الباحثون من تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للطائرة كما شوهد من قبل اثنين من أجهزة البرق الضوئية المعتمدة على الأقمار الصناعية ، بما في ذلك شبكة Lightning Mapping على القمر الصناعي GOES-15 للطقس الذي يطل على شرق الولايات المتحدة.
قال بوغز: “أعتقد أنها تسببت في تفريغ مساحة تبلغ حوالي 50 كيلومترًا في 50 كيلومترًا في السحابة”. “لقد نقلت تلك الشحنة إلى طبقة الأيونوسفير ،” طبقة الغلاف الجوي على ارتفاع 50 إلى 400 ميل فوق سطح الأرض.
استطاع ستيف كومر ، أستاذ الهندسة الكهربائية والكمبيوتر في جامعة ديوك ، استخراج بيانات كهرومغناطيسية عالية التردد من سلسلة من الهوائيات القريبة في محيط العاصفة. لأول مرة ، كان قادرًا على تأكيد أن الإشارة عالية التردد المنبعثة من البرق يمكن أن تُعزى في الواقع إلى “تدفقات” كهربائية صغيرة تشبه المحلاق في نهاية قناة انتشار البرق.
أثبتت شبكات الكشف عن الصواعق الأرضية أيضًا فائدتها في فحص الطائرة ، حيث أبلغت عن معدلات البرق في العاصفة قبل أن تضرب.
قال بوغز: “لقد تمكنا من تحديد تيارات الذروة ونوع التفريغ للعاصفة الأم”.
وقال بوغز إنه من الغريب أنه لم تكن هناك ضربات برق تقليدية في المنطقة المجاورة التي أنتجت الطائرة العملاقة. لديه نظرية حول هذا الموضوع ترتبط بالموقع الأكثر شيوعًا للطائرات: فوق المحيط وليس على اليابسة.
عادة ما تظهر العواصف الرعدية مجال كهربائي ثلاثي الأقطاب، مما يعني أنها تتكون من منطقة موجبة الشحنة بالقرب من الأرض ، ومنطقة سالبة الشحنة بالقرب من قاع السحابة ، ومنطقة موجبة الشحنة بالقرب من الجزء العلوي من السحابة. يؤدي التباين بين الشحنة السالبة في قاع السحابة والشحنة الموجبة بالقرب من الأرض إلى حدوث البرق.
قال بوغز: “ما يحدث هو أن هناك قمعًا لهذه التصريفات من السحاب إلى الأرض”.
قال بوغز إن قمع التأثيرات من السحب إلى الأرض يحدث غالبًا مع عواصف المحيط لأسباب لا يزال العلماء لا يفهمونها.
وجد الباحثون أنه في حالة عدم وجود تباين الشحنة بين السحابة والسطح ، تتراكم شحنة سالبة في السحب. يمكن للطائرات العملاقة بعد ذلك تخفيف هذه الشحنة السالبة الزائدة.
شوهدت بعض أكثر الحلقات غزارة من الطائرات العملاقة فوق العواصف الاستوائية أو الأعاصير – التي تشتهر بأنها خالية من البرق العادي. في 11-12 أغسطس 2015 ، أنتج إعصار هيلدا وابلًا من الطائرات العملاقة أثناء انزلاقه جنوب شرق هاواي.
لا يزال هناك الكثير غير المكتشف وغير المعروف في عالم الطائرات العملاقة ، التي تقع تحت مظلة TLEs ، أو أحداث الضوء العابر – أي ومضات الغلاف الجوي الأعلى.
قال بوغز: “ما زلنا لا نعرف حقًا عدد المرات التي تحدث فيها”. “هناك حوالي خمس عمليات رصد عملاقة لطائرات نفاثة سنويًا ، لكننا نأمل في الحصول على عشرات الآلاف”.
للقيام بذلك ، يعمل بوغز وفريقه على خوارزمية التعلم الآلي لتضمينها في بيانات مخطط البرق الثابت بالنسبة للأرض.
قال بوغز: “لم نرهم فقط لأن المشاهدات محدودة للغاية”. “من الصعب حقًا التنسيق مع الأجهزة الموجودة في المدار ، لذلك لدينا [National Science Foundation] المنحة قريبا. هذا سوف يستخدم في الأساس [satellite data] لاصطياد هذه النفاثات العملاقة بكميات ضخمة … نأمل أن نتمكن من اكتشاف هذه الأشياء عبر نصف الكرة الأرضية ، ونأمل أن نتمكن من اكتشافها على مدار 24 ساعة في اليوم.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”