เมื่อวันที่ 22 ตุลาคม 2017 พายุเมฆที่รวมตัวอยู่เหนือสหรัฐอเมริกาตอนกลางได้ปล่อยสายฟ้าออกมาจำนวนมากจนทำให้ท้องฟ้าบนเท็กซัสโอคลาโฮมาและแคนซัสส่องสว่าง ในแนวนอนมากกว่า 310 ไมล์ (500 กิโลเมตร) ทั่วทั้งสามรัฐการกระทุ้งอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนว่ากลุ่มนักวิจัยเขียนการศึกษาเกี่ยวกับเรื่องนี้โดยอธิบายว่ามันเป็น "megaflash": มันเป็นหนึ่งในฟ้าผ่าที่ยาวที่สุดที่เคยบันทึกไว้
โดยทั่วไปแล้วฟ้าผ่าสายฟ้าปกติจะวัดระหว่างความยาวเพียง 0.6 ไมล์และ 20 ไมล์ (1 และ 20 กม.) แต่เมื่อเทคนิคการทำแผนที่ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้เผยให้เห็นแล้วสลักเกลียวขนาดใหญ่บางตัวก็ประทุอยู่เหนือหัว การค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ก่อให้เกิดคำถามที่น่าสนใจ: ฟ้าผ่ามีขนาดใหญ่ได้อย่างไร? และเราควรจะกังวลเกี่ยวกับรุ่นใหญ่ในชั้นบรรยากาศเหล่านี้หรือไม่
สายฟ้าเกิดขึ้นในเมฆพายุเมื่อประจุบวกที่แข็งแกร่งพัฒนาในพื้นที่หนึ่งของเมฆและประจุลบที่แข็งแกร่งพัฒนาขึ้นในอีกอันหนึ่งโดยสร้างแรงไฟฟ้าระหว่างพวกเขา ดอนฟ้าผ่าแมคกอร์แมนนักฟิสิกส์และนักวิจัยอาวุโสจากมหาสมุทรแห่งชาติกล่าวว่า“ มีการเปิดใช้ฟ้าผ่าในพื้นที่ที่พลังไฟฟ้าแรงมากพวกมันแข็งแกร่งพอที่อากาศจะไม่สามารถต้านทานแรงไฟฟ้าได้อีกต่อไป และการบริหารบรรยากาศ (NOAA) และผู้เขียนบทความเกี่ยวกับ 2017 megaflash
นั่นหมายความว่าเมื่อแรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้นมันจะสลายพลังงานฉนวนของอากาศซึ่งจะทำให้พื้นที่ที่มีประจุแตกต่างกันแยกจากกัน นักวิจัยคิดว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะการสะสมของพลังงานไฟฟ้าที่มากเกินไปเริ่มที่จะเร่งอิเล็กตรอนอิสระในอากาศ - สิ่งที่ไม่ยึดติดกับอะตอมหรือโมเลกุล - ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนตัวอื่นหลุดจากอะตอมและโมเลกุลของมัน สิ่งนี้ยังคงดำเนินต่อไปเร่งอิเล็กตรอนให้มากขึ้นเรื่อย ๆ :“ นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่าการถล่มของอิเล็กตรอนและนั่นคือสิ่งที่เราหมายถึงเมื่อเราบอกว่าอากาศแตกตัวลง” MacGorman กล่าวกับ Live Science
ในที่สุดสิ่งนี้จะสร้างช่องทางที่ร้อนมากในอากาศซึ่งทำหน้าที่เหมือนลวดซึ่งปลายด้านนอกจะพุ่งไปสู่ประจุบวกและประจุลบที่ทำให้เกิดการแตก ในที่สุดช่องทางที่เพิ่มขึ้นจะเชื่อมต่อประจุบวกและลบและเมื่อเป็นเช่นนั้นจะกระตุ้นกระแสไฟฟ้าอันยิ่งใหญ่ที่เรารู้ว่าเป็นฟ้าผ่า
“ คิดว่ามันเป็นประกายไฟยักษ์ที่โตขึ้นไปบนก้อนเมฆ” แมคคอร์แมนกล่าว
บางครั้งพื้นที่ด้านล่างของคลาวด์ซึ่งมักจะมีประจุบวกมีประจุไม่เพียงพอในการหยุดแชนเนล ดังนั้นสายฟ้าจะยังคงเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ เหยียดไปทางพื้นดิน เมื่อมันทำเช่นนั้นมันจะดึงประกายแสงขึ้นจากพื้นดินเพื่อพบกับมัน - ก่อให้เกิดสายฟ้าฟาดด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ส่งผ่านประจุของพายุลงสู่พื้นดิน ช่องว่างระหว่างพื้นกับพื้นเหล่านี้เป็นสิ่งที่คนส่วนใหญ่นึกถึงเมื่อเรานึกถึงฟ้าผ่า ส้อมที่สดใสเหล่านั้นที่โจมตีโลก
แต่อะไรคือปัจจัยที่ จำกัด ขนาดของสลักเกลียวขนาดใหญ่เหล่านี้
นักวิจัยพยายามตอบคำถามนี้มานานหลายทศวรรษ ในแนวตั้งขอบเขตของแสงแฟลชถูก จำกัด โดยความสูงของเมฆพายุหรือระยะทางจากพื้นดินถึงจุดสุดยอด - ซึ่งมีความยาวประมาณ 12 ไมล์ (20 กม.) ที่ระดับสูงสุด แต่ในแนวนอนระบบคลาวด์ที่กว้างขวางนั้นให้พื้นที่ในการเล่นมากกว่า
ย้อนกลับไปในปี 1956 นักอุตุนิยมวิทยาชื่อ Myron Ligda สาธิตสิ่งนี้เมื่อเขาใช้เรดาร์ตรวจจับแสงฟ้าผ่าที่ยาวที่สุดที่ใคร ๆ เคยบันทึก ณ จุดนั้น: สายฟ้าที่ทอดยาว 60 ไมล์ (100 กม.)
จากนั้นในปี 2007 นักวิจัยได้ทำลายสถิติโดยระบุแสงแฟลชเหนือรัฐโอคลาโฮมาซึ่งวัดความยาว 200 ไมล์ (321 กิโลเมตร) การศึกษาล่าสุดโดย MacGorman และเพื่อนร่วมงานของเขาทำให้ตัวเลขนั้นออกจากสวนสาธารณะ แสงที่ปล่อยออกมาจากแฟลชนี้มีความแรงมากจนทำให้แสงสว่างบริเวณพื้นดิน 26,000 ตารางไมล์ (67,845 ตารางกิโลเมตร) นักวิจัยคำนวณ แต่ถึงกระนั้นก็มีการค้นพบแฟลชในตอนนี้: การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร JGR Atmospheres อธิบายว่าแฟลชครอบคลุม 418 ไมล์ (673 กม.)
megaflashes ดังกล่าวหายาก แต่ตอนนี้เรามีเทคโนโลยีในการตรวจจับพวกเราเราพบพวกมันบ่อยขึ้น แทนที่จะอาศัยเพียงระบบฐานภาคพื้นดินที่ใช้เสาอากาศและเรดาร์เพื่อตรวจจับฟ้าผ่าผู้เชี่ยวชาญได้เริ่มสังเกตจากจุดชมวิวที่แตกต่างกันมาก: ดาวเทียม แฟลชที่ทำลายสถิติเมื่อเร็ว ๆ นี้ทั้งสองวัดโดยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า Geotationary Lightning Mapper ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์ที่มีอยู่บนดาวเทียมสองดวงที่โคจรรอบโลกซึ่งให้ภาพกว้างของระบบพายุด้านล่าง
"ระบบนั้นตอบสนองต่อแสงที่ปล่อยออกมาจากเมฆด้านบนดังนั้นเราจึงเห็นแสงจากฟ้าผ่าที่ส่องฟ้าแลบและสามารถแมปมันได้ทั่วซีกโลกนี้" MacGorman กล่าว
เมื่อรวมกับข้อมูลจากระบบภาคพื้นดินที่เรียกว่า Lightning Mapping Array ข้อมูลดาวเทียมภาพความละเอียดสูงนี้ได้วาดภาพของสายฟ้าฟาดใหญ่ในเดือนตุลาคม 2017
อย่างไรก็ตามเรายังคงอยู่ในความมืดเกี่ยวกับวิธีการให้แสงไฟฟ้าขนาดใหญ่เหล่านี้เติบโตอย่างยาวนาน นักวิจัยเชื่อว่าขนาดของเมฆนั้นเป็นปัจจัยหนึ่งเนื่องจากระบบคลาวด์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมีโอกาสมากขึ้นที่จะเกิดฟ้าผ่าขึ้นภายใน จำเป็นต้องมี MacGorman กล่าวเพิ่มเติมว่าเป็น "กระบวนการ mesoscale - กระแสลมขนาดใหญ่ที่ช่วยให้ระบบนั้นเชื่อมโยงกันเพื่อคงอยู่เป็นเวลานาน"
ดังนั้นด้วยระยะที่ก้อนเมฆมอนสเตอร์เหล่านี้เกิดขึ้นจริงสิ่งที่เกิดขึ้นภายในนั้น "megaflashes เหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นลำดับต่อเนื่องของการปลดปล่อยอย่างต่อเนื่อง" Christopher Emersic เพื่อนวิจัยที่ศึกษาการเกิดกระแสไฟฟ้าจากพายุฝนฟ้าคะนองที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ใน U.K ...
เขาตั้งสมมติฐานว่าหากระบบคลาวด์มีการเรียกเก็บเงินสูงในพื้นที่ขนาดใหญ่ชุดการปลดปล่อยสามารถแพร่กระจายผ่านมันได้เหมือนกับแนวการล้มโดมิโน "ถ้าโดมิโนถูกสร้างขึ้นโดยไม่มีช่องว่างขนาดใหญ่เกินไปสิ่งหนึ่งจะกระตุ้นให้เกิดการโค่นล้มเป็นชุดใหญ่ ๆ มิฉะนั้นมันจะ 'ล้มเหลว' และในกรณีนี้คุณจะได้รับเหตุการณ์สายฟ้าอวกาศน้อยกว่า megaflash" Emersic บอกวิทยาศาสตร์สด
ยิ่งพาเรนต์คลาวด์ใหญ่ขึ้นโอกาสที่จะมีการเผยแพร่ก็จะมากขึ้นเท่านั้น “ โดยหลักการแล้ว megaflash อาจมีขนาดใหญ่เท่ากับเมฆหลักดังนั้นโครงสร้างของประจุจึงควรเอื้อต่อการเปลี่ยนแปลง” Emersic กล่าว
นั่นก็หมายความว่ามีแฟลชที่ใหญ่กว่าที่เราเคยเห็น “ พายุอาจใหญ่กว่านี้ได้” MacGorman กล่าว
กล่าวอีกนัยหนึ่งเรายังไม่รู้แน่ชัดว่าสายฟ้าฟาดที่ใหญ่ที่สุดจะใหญ่แค่ไหน
แม้จะมีภาพเบื้องหน้าที่พวกเขาวาด megaflashes ไม่จำเป็นต้องเป็นอันตรายมากกว่าฟ้าผ่าปกติ: "แฟลชที่มีพื้นที่กว้างไม่จำเป็นต้องหมายความว่ามันมีพลังงานมากขึ้น" Emersic อธิบาย
ที่กล่าวว่าเนื่องจากระบบคลาวด์ที่พวกเขากำเนิดนั้นกว้างใหญ่มากการนัดหยุดงาน megaflash อาจเป็นการยากที่จะทำนาย
“ เหตุการณ์ดังกล่าวมักจะนำไปสู่การนัดหยุดงานภาคพื้นดินไกลออกไปจากกิจกรรมฟ้าผ่าหลักในแกนกลางการพาความร้อน” Emersic กล่าว "ใครบางคนบนพื้นดินอาจคิดว่าพายุผ่านไปแล้ว แต่ถูกจับด้วยความประหลาดใจโดยหนึ่งในการปล่อยอวกาศที่กว้างขวางเหล่านี้ซึ่งดูเหมือนจะไม่มีที่ไหนเลยมาจากไหน"
อาจเป็นไปได้ว่าในโลกที่ร้อนขึ้นอาจมีพายุในประเภทของพายุที่ก่อให้เกิด megaflashes มากขึ้น Emersic กล่าว "และทางอ้อมนั้นสามารถทำให้เงื่อนไขมีแนวโน้มมากขึ้นซึ่งจะเป็นการเพิ่มความถี่ของพวกเขา"
สำหรับตอนนี้แม้ว่า megaflashes นั้นไม่ใช่เรื่องปกติ: MacGorman ประมาณการว่าพวกเขาทำขึ้นเพียงประมาณ 1% ของฟ้าผ่าโดยรวม อย่างไรก็ตามนักวิจัยอย่างเขาจะไปล่าสัตว์ - และไม่ต้องสงสัยเลยว่าการค้นพบ - ยิ่งใหญ่กว่าที่เราจะประหลาดใจ
