تا حالا براتون سؤال شده که این رعد و برق‌های خفن چطور توی آسمون درست میشن؟ سال‌هاست آدم‌ها فکر می‌کردن رعد و برق فقط به خاطر برق ساکن توی ابرها و اصطکاک تیکه‌های یخ توی توفان‌ها ایجاد میشه. ولی هنوزم یه چیز عجیب باقی مونده بود: اگه دقت کنیم، شدت برقی که باید توی ابر باشه تا بشه رعد و برق زد، تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از اونیه که واقعاً توی ابرها اندازه‌گیری کردن! یعنی قاعدتاً با این عدد واقعی، اصلاً قرار نبود این همه رعد و برق داشته باشیم!
اخیراً محقق‌ها توی مطالعه‌ای جالب که توی مجلهٔ “ژورنال تحقیقات ژئوفیزیکی: اتمسفرها” منتشر شده، با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری (یعنی مدل‌سازی شرایط واقعی با برنامه‌های ویژه روی کامپیوتر)، نشون دادن که جرقه اولیه رعد و برق‌ها داستانش به فضا مربوطه! یعنی جرقه از بیرون زمین، دقیق‌تر بگم از فضا، شروع میشه و بعد مثل یه دومینو همه‌چیز رو به راه میندازه.
ماجرای اینه که یه چیزی به اسم cosmic rays (یعنی پرتوهای کیهانی، ذرات خیلی ریز و پرانرژی که از خورشید، انفجار ستاره‌ها یا حتی چرخش سریع ستاره‌های نوترونی یعنی پالسرها و خلاصه جاهای عجیب دیگه در فضا میان) وقتی وارد جو زمین میشن، شروع می‌کنن به برخورد با ملکول‌های هوا مثل نیتروژن و اکسیژن. این برخوردها مثل جرقه زدن کبریت توی جنگل خشک می‌مونن: یه “آوار الکترونی” راه میندازن. آوار الکترونی یعنی یهو کلی الکترون با سرعت از ملکول‌ها کنده میشن و حرکت می‌کنن.
یه محقق به اسم ویکتور پاسکو، که توی دانشگاه پِن استیت توی بخش مهندسی برق کار می‌کنه، سرپرست این پروژه بوده. خودش گفته: “بالاخره تونستیم دقیق و با عدد و رقم نشون بدیم که جرقه رعد و برق چطور توی طبیعت شروع میشه.” یعنی بین اشعه ایکس (همون پرتوی پرانرژی که معمولا توی عکسبرداری پزشکی می‌شنویم)، میدان الکتریکی، و این آوار الکترونی، ارتباط منطقی و مستقیم پیدا کرده.
این کوه الکترون‌هایی که توسط پرتوهای کیهانی به وجود میان، دوباره خودش باعث ایجاد اشعه ایکس و حتی گاما (گاما فوتون‌هایی خیلی پرانرژی هستن که در انفجارهای اتمی یا فضا زیاد به وجود میان) میشه. محقق‌ها فهمیدن که درست قبل از هر رعد و برق، کلی اشعه ایکس و گاما تولید میشه. چرا؟ چون این الکترون‌هایی که با سرعت به هم می‌خورن، خودشون با اثر فوتوالکتریک (یعنی وقتی نور یا اشعه باعث میشه از یه ماده الکترون کنده بشه)، الکترون جدید آزاد می‌کنن و این آوار همینطور بیشتر و بیشتر میشه!
خیلی جالبه بدونیم که حتی بنجامین فرانکلین، همون آدم معروف که با کار عجیبش یعنی بستن کلید به نخ بادبادک، توی طوفان رعد و برقی، برای اولین بار نشون داد رعد و برق خاصیت الکتریکی داره، فکر نمی‌کرد روزی بفهمن جرقه‌ی اولیه از فضاست! اون زمان فرانکلین سیم فلزی رو به بادبادکش وصل کرد (نخشم با روبان ابریشمی گرفته بود که برق نگیردتش) و وقتی بادبادک تو طوفان رفت بالا، برق از کلید پرید توی دستش. اینم یه نکته فان تاریخی از اولین کشف بخش الکتریکی رعد و برق.
گذشته از اون، دو نظریه کلی همیشه بوده برای رعد و برق: یکی اینکه اصطکاک و برخورد تیکه‌های یخ و بلورهای خیلی ریز برف توی ابرها باعث میشه الکترون جدا بشه و مثل قطره جمع شه و در نهایت یه جرقه بزنه به سمت پایین. دومی همین داستان پرتوهای کیهانی که توی این مقاله جدید کلی شواهد براش پیدا شده و شبیه‌سازی‌ها هم به نفعش حرف میزنن.
این تیم برای آزمایش، اطلاعات رو از کلی سنسور مستقر روی زمین، ماهواره و حتی هواپیماهای جاسوسی پرواز بالا جمع کرده بودن و با مدل‌های ریاضی مقایسه کردن تا ببینن دقیقاً قبل از وقوع رعد و برق توی یه ابر چه خبره.
یه نکته جالب دیگه اینکه این شبیه‌سازی‌ها نشون دادن بعضی وقتا این رشته واکنشی که باعث جرقه میشه، تو یه فضای خیلی فشرده و کوچیک با قدرت متغیر شکل می‌گیره. حتی ممکنه بصورت نوری و رادیویی (یعنی چیزی که با چشم یا رادیو معمولی بشه دید یا شنید) خیلی ضعیف باشه. اما اون سمت کلی اشعه گاما در حال تولید شدنه!
پس دفعه بعد که آسمون رعد و برق زد، بدونین شاید کلی داستان عجیب پر از فیزیک و ذرات فضایی و انرژی‌های عجیب پشتش خوابیده! حالا علم داره یکی یکی معماهاش رو حل می‌کنه، اونم با کمک شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و تکنولوژی‌های فوق‌محشر امروزی. وقتی به آسمون نگاه می‌کنیم، فقط یه نور و صدا نمی‌بینیم، بلکه داستانش از فضا شروع میشه، با پرتو کیهانی که جنگ خفن خودش رو تو جو زمین راه میندازه.
منبع: +
