De nouvelles informations sur les éclairs d'un "jet géant" atteignant l'espace

De nouvelles informations sur les éclairs d’un “jet géant” atteignant l’espace

Cette série d’images, tirée d’une vidéo, montre la formation d’un jet géant au-dessus de l’Oklahoma en mai 2018. Crédit : Chris Holmes

Une étude 3D détaillée d’une décharge électrique massive qui s’est élevée à 50 miles dans l’espace au-dessus d’un orage de l’Oklahoma a fourni de nouvelles informations sur un phénomène atmosphérique insaisissable connu sous le nom de jets géants. La décharge de l’Oklahoma était le jet gigantesque le plus puissant jamais étudié, transportant 100 fois plus de charge électrique que l’éclair d’un orage typique.

Le gigantesque jet a déplacé environ 300 coulombs de charge électrique dans l’ionosphère, le bord inférieur de l’espace, à partir de la tempête. La foudre typique transporte moins de cinq coulombs entre le nuage et le sol ou à l’intérieur des nuages. La décharge montante comprenait des serpentins de plasma relativement froids (environ 400 degrés Fahrenheit) ainsi que des structures appelées leaders qui sont très chaudes, à plus de 8 000 degrés Fahrenheit.

“Nous avons pu cartographier ce jet gigantesque en trois dimensions avec des données de très haute qualité”, a déclaré Levi Boggs, chercheur au Georgia Tech Research Institute (GTRI) et auteur correspondant de l’article. “Nous avons pu voir des sources à très haute fréquence (VHF) au-dessus du sommet du nuage, ce qui n’avait jamais été vu auparavant avec ce niveau de détail. En utilisant des données satellitaires et radar, nous avons pu dire où se trouve la partie avant très chaude. .” du téléchargement. Il était situé au-dessus du nuage.”






Le crédit: Progrès de la science (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abl8731

Boggs a travaillé avec une équipe de recherche de plusieurs organisations, dont l’Association de recherche spatiale des universités (USRA), l’Université Texas Tech, l’Université du New Hampshire, l’École polytechnique de Catalogne, l’Université Duke, l’Université de l’Oklahoma, le Laboratoire national des tempêtes violentes de la NOAA et le Laboratoire national de Los Alamos. . L’enquête est rapportée le 3 août à Progrès de la science.

Steve Cummer, professeur de génie électrique et informatique à Duke, utilise les ondes électromagnétiques émises par la foudre pour étudier le puissant phénomène. Il exploite un site de recherche où des capteurs qui ressemblent à des antennes conventionnelles sont disposés dans un champ autrement vide, attendant de capter les signaux des tempêtes locales.

“Les signaux VHF et optiques ont définitivement confirmé ce que les chercheurs avaient soupçonné mais pas encore prouvé : que la radio VHF de la foudre est émise par de minuscules structures appelées banderoles qui se trouvent à la pointe de l’éclair en développement, tandis que le courant électrique plus fort circule significativement derrière cette pointe dans un canal électriquement conducteur appelé le leader », a déclaré Cummer.

Doug Mach, co-auteur de l’article de l’Universities Space Research Association (USRA), a déclaré que l’étude était unique en ce qu’elle a déterminé que les emplacements 3D des émissions optiques de la foudre étaient bien au-dessus des nuages.

Nueva información sobre ráfagas de rayos de 'jet gigantesco' que alcanzan el espacio

Sources de cartographie radio s’étendant de la structure convective de la tempête. Le plan gris représente le sommet de la tempête. Le crédit: Progrès de la science (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abl8731

“Le fait que le jet géant ait été détecté par plusieurs systèmes, dont le Lightning Mapping Array et deux instruments optiques à faisceau géostationnaire, a été un événement unique et nous donne beaucoup plus d’informations sur les jets géants”, a déclaré Mach. “Plus important encore, c’est probablement la première fois qu’un jet gigantesque est cartographié en trois dimensions au-dessus des nuages ​​avec la suite d’instruments Geostationary Lightning Mapper (GLM).”

Les jets géants ont été observés et étudiés au cours des deux dernières décennies, mais comme il n’y a pas de système d’observation dédié pour les rechercher, les détections ont été rares. Boggs a appris l’événement de l’Oklahoma par un collègue, qui lui a parlé d’un avion géant qui avait été photographié par un citoyen scientifique qui avait un appareil photo à faible luminosité fonctionnel le 14 mai 2018.

Heureusement, l’événement a eu lieu à un endroit avec un système de cartographie de la foudre VHF à proximité, à portée de deux emplacements de radar météorologique de nouvelle génération (NEXRAD) et accessible aux instruments sur les satellites du réseau de satellites environnementaux opérationnels géostationnaires (GOES) de la NOAA. Boggs a déterminé que les données de ces systèmes étaient disponibles et a travaillé avec des collègues pour les rassembler à des fins d’analyse.

“Des données détaillées ont montré que ces streamers froids commencent leur propagation juste au-dessus du sommet du nuage”, a expliqué Boggs. “Ils se propagent jusqu’à l’ionosphère inférieure à une altitude de 50 à 60 milles, établissant une connexion électrique directe entre le sommet du nuage et l’ionosphère inférieure, qui est le bord inférieur de l’espace.”

Cette connexion transfère des milliers d’ampères de courant en une seconde environ. La décharge ascendante a transféré la charge négative du nuage vers l’ionosphère, typique des jets géants.

Les données ont montré que lorsque la décharge montait du haut du nuage, des sources radio VHF étaient détectées à des altitudes de 22 à 45 kilomètres (13 à 28 miles), tandis que les émissions optiques de la foudre restaient près du sommet du nuage à une altitude de 15 à 20 kilomètres (9 à 12 milles). Les données optiques et radio 3D simultanées indiquent que les réseaux de foudre VHF détectent les émissions de la couronne du streamer plutôt que du canal principal, ce qui a de larges implications pour la physique de la foudre au-delà des jets géants.

Pourquoi les jets géants lancent-ils des cargaisons dans l’espace ? Les chercheurs pensent que quelque chose pourrait bloquer le flux de charge vers le bas ou vers d’autres nuages. Les enregistrements de l’événement de l’Oklahoma montrent peu d’activité de foudre de la tempête avant le tir de l’avion géant record.

“Pour une raison quelconque, il y a généralement une suppression des décharges des nuages ​​vers le sol”, a déclaré Boggs. “Il y a une accumulation de charge négative, puis nous pensons que les conditions au sommet de la tempête affaiblissent la couche supérieure de charge, qui est généralement positive. En l’absence des décharges de foudre que nous voyons normalement, le jet gigantesque peut atténuer le accumulation de charges négatives en excès dans le nuage”.

Pour l’instant, de nombreuses questions restent sans réponse sur les jets géants, qui font partie d’une classe d’événements lumineux transitoires mystérieux. En effet, les observations d’entre eux sont rares et se produisent par hasard, par des pilotes d’avion ou des passagers qui les repèrent ou des observateurs au sol utilisant des caméras à balayage nocturne.

Les estimations de la fréquence des jets géants vont de 1 000 à 50 000 par an. Ils ont été signalés plus fréquemment dans les régions tropicales du monde. Cependant, le jet géant de l’Oklahoma, qui était deux fois plus puissant que le plus puissant suivant, ne faisait pas partie d’un système de tempête tropicale.

Au-delà de leur nouveauté, les jets géants pourraient avoir un impact sur le fonctionnement des satellites en orbite terrestre basse, a déclaré Boggs. À mesure que de plus en plus de ces véhicules spatiaux sont lancés, la dégradation du signal et les problèmes de performances pourraient devenir plus importants. Les jets géants pourraient également affecter des technologies telles que les radars transhorizon qui font rebondir les ondes radio sur l’ionosphère.

Boggs est affilié au Severe Storms Research Center, qui a été créé au GTRI pour développer des technologies améliorées pour avertir des tempêtes violentes, telles que les tornades, qui sont courantes en Géorgie. Les travaux sur les jets géants et autres phénomènes atmosphériques font partie de cet effort.


Comment un éclair nuage-sol positif frappe-t-il si loin de sa source ?


Plus d’informations:
Levi D. Boggs et al, Propagation ascendante des jets géants révélée par radio 3D et cartographie optique, Progrès de la science (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abl8731

Fourni par le Georgia Institute of Technology

Citation: Nouvelles informations sur les éclairs de « jets géants » atteignant l’espace (8 août 2022) Consulté le 8 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-gigantic-jet- lightning-space.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude privée ou de recherche, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.


#nouvelles #informations #sur #les #éclairs #dun #jet #géant #atteignant #lespace

Leave a Comment

Your email address will not be published.