Vào ngày 22 tháng 10 năm 2017, những đám mây bão tập trung phía trên miền trung Hoa Kỳ đã phóng ra một tia sét lớn đến nỗi nó chiếu sáng bầu trời phía trên Texas, Oklahoma và Kansas. Chiều ngang kéo dài hơn 310 dặm (500 km) trên ba tiểu bang, choáng váng thật chưa từng thấy rằng một nhóm các nhà nghiên cứu đã viết một nghiên cứu về nó, mô tả nó như là một "megaflash": Đó là một trong những tia chớp dài nhất từng được ghi nhận.
Thông thường, tia chớp thường xuyên đo giữa chỉ 0,6 dặm và 20 dặm (1 và 20 km) chiều dài. Nhưng khi các kỹ thuật lập bản đồ ngày càng tinh vi đã tiết lộ, một số bu lông thực sự khổng lồ đang nổ trên đầu chúng ta. Những khám phá gần đây đưa ra một câu hỏi thú vị: sét thực sự có thể lớn đến mức nào? Và chúng ta có nên lo lắng về những nặng nề trong khí quyển?
Sét phát sinh trong các đám mây bão khi điện tích dương mạnh phát triển ở một vùng của đám mây và điện tích âm mạnh phát triển ở vùng khác, tạo ra lực điện giữa chúng. Don MacGorman, nhà vật lý và nhà nghiên cứu cao cấp tại National Ocean, nói: "Một tia chớp được bắt đầu ở một khu vực nơi các lực điện cực mạnh. Chúng trở nên đủ mạnh để không khí chịu được lực điện nữa và bị phá vỡ". và Cơ quan Khí quyển (NOAA), đồng thời là tác giả của bài báo về megaflash 2017.
Điều đó có nghĩa là khi lực điện phát triển, nó phá vỡ năng lượng cách điện của không khí, thường giữ các khu vực có điện tích khác nhau tách biệt với nhau. Các nhà nghiên cứu cho rằng điều này xảy ra do sự tích tụ của lực điện quá mức bắt đầu tăng tốc các electron tự do trong không khí - những hạt không gắn với nguyên tử hoặc phân tử - từ đó đánh bật các electron khác khỏi nguyên tử và phân tử của chúng, MacGorman giải thích. Điều này tiếp tục, tăng tốc ngày càng nhiều electron: "Các nhà khoa học gọi quá trình này là tuyết lở điện tử và đó là ý nghĩa của chúng ta khi chúng ta nói không khí bị phá vỡ", MacGorman nói với Live Science.
Điều này cuối cùng tạo ra một kênh rất nóng trong không khí hoạt động giống như một sợi dây, có đầu phát triển hướng ra ngoài các điện tích dương và âm gây ra sự cố. Kênh đang phát triển cuối cùng kết nối các điện tích dương và âm, và khi có, nó kích hoạt dòng điện cực lớn mà chúng ta gọi là tia chớp.
"Hãy nghĩ về nó như một tia lửa khổng lồ đã phát triển qua đám mây", MacGorman nói.
Đôi khi, khu vực thấp hơn của một đám mây, thường chứa điện tích dương, không có đủ điện tích để tự dừng kênh. Vì vậy, tia sét tiếp tục phát triển, kéo dài xuống phía dưới mặt đất. Khi làm như vậy, nó thu hút một tia lửa hướng lên từ mặt đất để gặp nó - kích hoạt một tia sét với dòng điện cực lớn truyền một phần điện tích của cơn bão xuống mặt đất. Những kênh trên mặt đất này là những gì hầu hết chúng ta thường hình dung khi chúng ta nghĩ về sét; những dĩa sống động đó tấn công Trái đất.
Nhưng những yếu tố nào giới hạn kích thước của các bu lông lớn này?
Các nhà nghiên cứu đã cố gắng trả lời câu hỏi này trong nhiều thập kỷ. Theo chiều dọc, trong phạm vi của một đèn flash được giới hạn bởi chiều cao của một đám mây bão, hoặc khoảng cách từ mặt đất đến đỉnh cao của nó - đó là khoảng 12 dặm (20 km) ở mức cao nhất. Nhưng theo chiều ngang, một hệ thống đám mây rộng lớn cung cấp nhiều chỗ hơn để chơi.
Trở lại năm 1956, một nhà khí tượng học tên Myron Ligda chứng minh điều này khi ông sử dụng radar để phát hiện dài nhất ai tia sét đánh đã từng được ghi nhận tại thời điểm đó: một tia mà kéo dài 60 dặm (100 km).
Sau đó, trong năm 2007, các nhà nghiên cứu đã phá vỡ kỷ lục bằng cách xác định một đèn flash qua bang Oklahoma mà đo 200 dặm (321 km) dài. Nghiên cứu gần đây của MacGorman và các đồng nghiệp đã đánh bật con số đó ra khỏi công viên. Ánh sáng phát ra bởi đèn flash này mạnh đến nỗi nó được chiếu sáng một vùng đất của 26.000 dặm vuông (67.845 km vuông), các nhà nghiên cứu tính toán. Nhưng thậm chí là đèn flash hiện đã được vượt qua: Một nghiên cứu gần đây trên tạp chí JGR khí quyển được mô tả một đèn flash trải dài 418 dặm (673 km).
Megaflash như vậy là rất hiếm. Nhưng bây giờ chúng ta có công nghệ để phát hiện ra chúng, chúng ta sẽ tìm thấy chúng thường xuyên hơn. Thay vì chỉ dựa vào các hệ thống trên mặt đất sử dụng ăng-ten và radar để phát hiện sét, các chuyên gia đã bắt đầu quan sát nó từ một vị trí thuận lợi rất khác: vệ tinh. Cả hai đèn flash phá kỷ lục gần đây đều được đo bằng công nghệ có tên là Geostationary Lightning Mapper, một cảm biến có mặt trên hai vệ tinh quay quanh Trái đất, cung cấp hình ảnh mở rộng về các hệ thống bão bên dưới.
"Hệ thống đó phản ứng với ánh sáng phát ra từ đỉnh mây, vì vậy chúng tôi thấy ánh sáng từ tia chớp và sau đó có thể ánh xạ nó, gần như khắp bán cầu này", MacGorman nói.
Kết hợp với dữ liệu từ một hệ thống trên mặt đất có tên là Lightning Mapping Array, dữ liệu vệ tinh trực quan có độ phân giải cao này đã vẽ một bức tranh về mức độ khổng lồ của tia chớp vào tháng 10 năm 2017.
Tuy nhiên, chúng ta vẫn chìm trong bóng tối về việc chính xác những ngọn đèn điện khổng lồ này phát triển quá lâu. Các nhà nghiên cứu tin rằng kích thước đám mây là một yếu tố, bởi vì hệ thống đám mây càng lớn thì càng có nhiều tiềm năng cho các tia chớp xuất hiện bên trong nó. Cũng được yêu cầu, MacGorman cho biết thêm, là một số "quy trình mesoscale - luồng gió quy mô lớn cho phép hệ thống đó được gắn kết với nhau để tồn tại trong một thời gian dài."
Vậy với sân khấu được đặt bởi những đám mây quái vật này, điều gì thực sự xảy ra bên trong chúng? "Các megaflash này dường như giống như một chuỗi phóng điện liên tục liên tiếp rất gần", Christopher Emersic, một nhà nghiên cứu nghiên cứu về điện khí hóa giông bão tại Đại học Manchester, ở U.K ném
Ông đưa ra giả thuyết rằng nếu một hệ thống đám mây được tích điện cao trên một khu vực rộng lớn, một loạt các phóng điện có thể lan truyền qua nó giống như một dòng domino rơi xuống. "Nếu tất cả các domino được thiết lập mà không có khoảng cách quá lớn, thì một cái sẽ kích hoạt một cái khác trong một loạt các đỉnh lớn. Nếu không thì 'thất bại' và, trong trường hợp này, bạn sẽ chỉ nhận được một sự kiện sét không gian nhỏ hơn là một megaflash," Emersic nói với Live Science.
Đám mây mẹ càng lớn, càng có nhiều cơ hội để việc xả thải tiếp tục lan truyền. "Do đó, tại sao về nguyên tắc, megaflash có thể lớn như đám mây mẹ, nên cấu trúc điện tích có lợi," Emersic nói.
Điều đó cũng có nghĩa là có khả năng có những tia sáng lớn hơn nhiều so với chúng ta đã thấy. "Bão có thể lớn hơn", MacGorman nói.
Nói cách khác, chúng ta vẫn không biết chính xác tia sét lớn nhất có thể lớn đến mức nào.
Mặc dù bức tranh khải huyền họ vẽ, megaflash không nhất thiết nguy hiểm hơn sét thông thường: "Đèn flash không gian rộng không nhất thiết có nghĩa là nó mang nhiều năng lượng hơn", Emersic giải thích.
Điều đó nói rằng, bởi vì các hệ thống đám mây mà chúng bắt nguồn rất lớn, các cuộc đình công megaflash có thể khó dự đoán.
"Những sự kiện như vậy thường có thể dẫn đến các cuộc tấn công mặt đất cách xa hoạt động sét chính trong lõi đối lưu", Emersic nói. "Ai đó trên mặt đất có thể nghĩ rằng cơn bão đã qua, nhưng bị bất ngờ bởi một trong những sự phóng điện không gian rộng lớn này dường như từ hư không."
Cũng có thể là trong một thế giới nóng lên, có thể có một sự gia tăng trong các loại bão làm phát sinh megaflash, Emersic nói. "Và như vậy một cách gián tiếp, điều đó có thể làm cho các điều kiện có nhiều khả năng hơn, do đó làm tăng tần số của chúng."
Tuy nhiên, hiện tại, megaflash không phổ biến: MacGorman ước tính rằng chúng chỉ chiếm khoảng 1% tổng số tia chớp. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu như anh ta sẽ tiếp tục đi săn - và không nghi ngờ gì khi khám phá - thậm chí cả những người khổng lồ lớn hơn để chúng ta kinh ngạc.
