Kilatan Sinar Gamma dari Badai Petir Mungkin Tidak Ada Kaitannya dengan Sambaran Petir


Kilatan Sinar Gamma yang Misterius Mungkin Tidak Ada Kaitannya dengan Sambaran Petir

Pengamatan dari pesawat mata-mata yang dipasang kembali mengisyaratkan adanya hubungan antara kilatan sinar gamma yang intens dan kilatan badai petir

Petir menyambar melintasi lanskap yang jauh

Gambar Stuart Westmorland/Getty

Dikatakan bahwa petir tidak pernah menyambar tempat yang sama dua kali dan panci yang diawasi tidak pernah mendidih.

Namun kedua pernyataan tersebut tidak benar—terutama jika “pot” Anda adalah badai petir tropis yang sangat besar disertai petir dan Anda mengamatinya dari jauh di stratosfer. Dua penelitian terbaru di alam menemukan bahwa beberapa badai memang sedang mendidih—mengeluarkan emisi sinar gamma yang kuat, bukan uap. Dan beberapa dari pelepasan petir ini terjadi dalam pola misterius yang sebelumnya tidak diketahui, kilatan sepersekian detik yang tampaknya memicu pelepasan petir secara teratur.

“Bagaimana petir muncul dalam badai petir adalah sebuah misteri besar,” kata Joseph Dwyer, fisikawan di Universitas New Hampshire, yang menjabat sebagai peninjau kedua penelitian tersebut. “Pengukuran menggunakan balon dan pesawat selama beberapa dekade telah gagal menemukan medan listrik di dalam badai yang cukup besar untuk memicu percikan api, namun badai petir berhasil menghasilkan lebih dari delapan juta sambaran petir setiap hari di seluruh planet ini. Kita jelas kehilangan sesuatu yang penting. Pengamatan baru ini mungkin 'sesuatu.'”


Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menyukai artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami dengan berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide yang membentuk dunia kita saat ini.


Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa badai petir dapat menghasilkan sinar gamma, cahaya berenergi sangat tinggi yang sering dikaitkan dengan fenomena astrofisika, seperti ledakan bintang dan lubang hitam pemakan materi. Dalam badai global, sifat fisika di balik pelepasan energi tersebut sudah cukup dipahami: tetesan air dan kristal es yang berputar-putar dan tertiup angin membentuk muatan listrik dalam badai, dengan partikel bermuatan positif naik ke puncak awan dan partikel bermuatan negatif tenggelam ke puncak awan. basis. Hal ini menciptakan medan listrik yang sangat besar sekitar 100 juta volt—cukup kuat untuk mempercepat elektron dalam badai hingga mendekati kecepatan cahaya, membanting partikel bermuatan ke dalam molekul udara yang melepaskan lebih banyak elektron dan memicu serangkaian tumbukan yang begitu kuat hingga sinar gamma. akhirnya diproduksi.

Para peneliti telah mengamati dua bentuk semburan sinar gamma badai petir: “cahaya” yang relatif bertahan lama, berlangsung ratusan detik, serta semburan intens berskala mikrodetik yang dikenal sebagai kilatan sinar gamma terestrial (TGFs), cukup terang untuk terlihat oleh Bumi. -mengamati satelit.

Namun para ilmuwan juga mengetahui bahwa gambaran ini tidak lengkap karena hanya didasarkan pada pembacaan sedikit demi sedikit dari instrumen yang ada di udara dan di darat. “Kami masih memiliki ketidakpastian yang signifikan mengenai sifat kelistrikan badai, mulai dari detail bagaimana muatan dipisahkan oleh partikel di awan hingga fisika inisiasi petir dan pengembangan saluran,” kata Vanna Chmielewski, ilmuwan atmosfer di National Oceanic and Atmospheric Administration’s Administration. Laboratorium Badai Parah Nasional, yang tidak terlibat dalam penelitian baru. “Banyak dari proses ini sulit atau bahkan mustahil untuk ditangkap secara akurat dalam pengaturan atau model laboratorium, mengingat jumlah faktor yang berkontribusi, variabilitas yang diketahui bahkan dalam satu badai, dan terbatasnya kumpulan data observasi yang dapat digunakan untuk validasi.”

Untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas, pada tahun 2023 sebuah tim yang dipimpin oleh Nikolai Østgaard dan Martino Marisaldi, keduanya fisikawan atmosfer di Universitas Bergen di Norwegia, memantau emisi sinar gamma badai besar tersebut dari dekat dan dari atas, mengejar petir dengan 10 penerbangan yang dimodifikasi NASA. Pesawat mata-mata U-2 melintasi Karibia dan Amerika Tengah. Program tersebut, yang disebut ALOFT (Airborne Lightning Observer for Fly-Eye Geostationary Lightning Mapping Simulator and Terrestrial Gamma-Ray Flashes), merupakan program pengawasan udara yang paling komprehensif dan terfokus terhadap emisi sinar gamma badai petir yang pernah dilakukan.

Kesan artis terhadap misi ALOFT untuk merekam sinar gamma (berwarna ungu sebagai ilustrasi) dari awan petir

Pesawat ER-2 milik NASA yang terbang tinggi (pesawat mata-mata U-2 yang dimodifikasi) membawa instrumentasi sesuai kesan seniman ini terhadap misi ALOFT untuk merekam sinar gamma (dalam warna ungu sebagai ilustrasi) dari awan petir.

“ALOFT dirancang untuk mencoba menjawab pertanyaan 'Apakah kilatan sinar gamma ini umum atau jarang terjadi?'” kata Steve Cummer, seorang insinyur listrik di Duke University dan salah satu penulis kedua penelitian tersebut. “Dan hal ini menghabiskan banyak waktu…. Proses produksi sinar gamma jauh lebih penting dari yang kita duga.”

Lintasan ini menunjukkan cahaya dan TGF, seperti yang diharapkan, namun juga lebih banyak lagi: Kedua fenomena tersebut terbukti jauh lebih berlimpah dari yang diperkirakan, dengan sebagian besar TGF cukup redup untuk lolos dari satelit yang terlalu teliti. Cahaya tersebut juga tidak terus memancar dari daerah terisolasi di tengah badai seperti yang diperkirakan, melainkan meluap dalam gelombang radiasi selama berjam-jam di area seluas sekitar 100 kilometer. Dan di tengah ratusan peristiwa yang terekam, para peneliti juga melihat sesuatu yang baru—disebut berkedip sinar gamma (FGFs), lonjakan radiasi yang berlangsung selama milidetik dan tampak muncul dari cahaya. Yang paling menarik, kata Østgaard, “semua peristiwa sinar gamma yang bersifat sementara diikuti oleh kilatan cahaya yang kuat.”

Dinamisme dan volume peristiwa berenergi tinggi ini, kata para peneliti, menyiratkan bahwa longsoran elektron pada sumbernya bertindak membatasi medan listrik badai petir skala besar, selain merangsang produksi petir. “Badai petir menghasilkan begitu banyak radiasi pengion sehingga beberapa di antaranya melepaskan diri di beberapa daerah, menyebabkan medan listrik terpancar di daerah lain yang terkena badai,” kata Dwyer. “Peningkatan medan ini mungkin cukup besar untuk memicu petir.”

Secara keseluruhan, kata Marisaldi, hasil ALOFT memberikan gambaran baru yang lebih bernuansa sehingga memerlukan studi lanjutan. “Percepatan partikel bermuatan menjadi energi relativistik di awan petir, yang diwakili oleh sinar gamma, adalah proses intrinsik dan sangat umum, setidaknya di awan tropis konvektif,” katanya. “Pengamatan kami menunjukkan hipotesis yang menarik: awan petir mungkin merupakan prasyarat untuk inisiasi petir. Cahaya dapat berkembang secara lokal dalam fenomena yang tidak stabil—seperti FGF dan TGF—yang mengarah pada inisiasi petir. Kami berharap dapat menguji hipotesis ini dengan kampanye penerbangan lainnya. ”

Penerbangan masa depan, katanya, dapat mempelajari pelepasan badai di garis lintang yang lebih tinggi, serta menyelidiki dua titik panas tropis utama lainnya yang terdapat petir, yang terletak di Afrika Tengah dan Asia Tenggara.



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Proudly powered by WordPress | Theme: Funky Blog by Crimson Themes.