Вчені з’ясували, що викликає найсильнішу блискавку на Землі

Нове дослідження показало, що суперболти з більшою ймовірністю вражають, чим ближче зона електричного заряду грозової хмари знаходиться на поверхні суші або океану. Ці умови відповідальні за появу гарячих точок суперболтів над деякими океанами і високими горами.

Суперболти становлять менше 1% від загальної кількості блискавок, але коли вони ударяють, вони завдають потужного удару. За словами авторів, середня потужність удару блискавки становить близько 300 мільйонів вольт, але суперболти в 1000 разів сильніші і можуть завдати серйозної шкоди інфраструктурі та кораблям.

«Суперболти, хоч вони становлять лише крихітний відсоток усіх блискавок, це чудове явище», — сказав Авіхай Ефраїм, фізик з Єврейського університету в Єрусалимі та провідний автор цього дослідження.

У звіті 2019 року було виявлено, що суперболти мають тенденцію концентруватися над північно-східною частиною Атлантичного океану, Середземним морем та Альтіплано у Перу та Болівії, яке є одним із найвищих плато на Землі. «Ми хотіли знати, чому ці потужні суперболти з більшою ймовірністю утворюються в одних місцях, а не в інших», — сказав Ефраїм.

Нове дослідження дає перше пояснення освіти та поширення суперболтів по суші та морю по всьому світу. Дослідження було опубліковано у Журналі геофізичних досліджень: Атмосфера.

Грозові хмари часто досягають висоти від 12 до 18 кілометрів (від 7,5 до 11 миль) та охоплюють широкий діапазон температур. Але щоб утворилася блискавка, хмара має перетнути лінію, де температура повітря досягає 0 градусів за Цельсієм (32 градуси за Фаренгейтом). Вище лінії замерзання, у верхніх частинах хмари, відбувається електрифікація та утворюється «зона зарядки» блискавки. Ефраїм ставив питання, чи можуть зміни висоти лінії замерзання і, як наслідок, висоти зони зарядки вплинути на здатність шторму утворювати суперболти.

Попередні дослідження вивчали, чи можуть на міцність суперболтів впливати морські бризки, викиди судноплавних шляхів, солоність океану або навіть пил пустелі, але ці дослідження були обмежені регіональними водоймищами і могли пояснити лише частину регіонального розподілу суперболтів. Глобальне пояснення «гарячих точок» суперболтів залишалося незрозумілим.

Щоб визначити, що змушує суперболти групуватися у певних областях, Ефраїму та його співавторам необхідно було знати час, місце та енергію вибраних ударів блискавок, які вони отримали за допомогою набору радіохвильових детекторів.

Вони використовували ці дані про блискавки для вилучення ключових властивостей середовища ураганів, включаючи висоту поверхні землі та води, висоту зони заряду, температуру верхньої та нижньої межі хмар, а також концентрації аерозолів. Потім вони шукали кореляцію між кожним із цих факторів і силою суперболти, отримуючи уявлення про те, що викликає сильнішу блискавку, а що ні.

Дослідники виявили, що, на відміну від попередніх досліджень, аерозолі не вплинули на міцність суперболтів. Натомість менша відстань між зоною зарядки та поверхнею землі чи води призвела до значного підвищення напруги блискавки. Шторми поблизу поверхні дозволяють формуватися розрядам з вищою енергією, тому що, як правило, більш коротка відстань означає менший електричний опір і, отже, вищий струм. А вищий струм означає сильніші блискавки.

Три регіони, де спостерігається найбільша кількість суперударів, — північно-східна частина Атлантичного океану, Середземного моря і Альтіплано — має одну спільну рису: короткі проміжки між зонами заряду блискавки та поверхнями.

«Кореляція, яку ми побачили, була дуже чіткою і значною, і було дуже приємно бачити, що вона спостерігається у трьох регіонах», — сказав Ефраїм. «Для нас це великий прорив».

Знання того, що невелика відстань між поверхнею та зоною зарядки хмари призводить до появи більшої кількості суперблискавок, допоможе вченим визначити, як зміни клімату можуть вплинути на появу суперблискавок у майбутньому. За словами Ефраїма, вищі температури можуть призвести до збільшення кількості слабших блискавок, але більша кількість вологи в атмосфері може протидіяти цьому. Остаточної відповіді наразі немає.

Надалі команда планує вивчити інші фактори, які можуть сприяти утворенню суперболтів, таких як магнітне поле або зміни сонячного циклу.

«Є набагато більше невідомого, але те, що ми тут виявили, — це більша частина головоломки», — сказав Ефраїм. “І ми ще не закінчили. Нам ще багато треба зробити».