Por muito tempo, os cientistas não conseguiram explicar por que um raio atinge o mesmo lugar duas vezes. Agora, esse mistério foi resolvido. Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Groningen usou o radiotelescópio LOFAR para estudar os relâmpagos em grande detalhe. O trabalho deles provou que as cargas negativas em uma nuvem de chuva não são descarregadas todas de uma vez. Eles são parcialmente preservados. Esse processo ocorre dentro de estruturas que os cientistas chamam de agulhas. Por meio deles, uma carga negativa pode enviar uma segunda descarga para o solo. Os resultados foram publicados no dia 18 de abril na revista científica Nature.
Agulhas
"Esta descoberta é muito diferente da imagem atual em que a carga flui através dos canais de plasma diretamente de uma parte da nuvem para outra ou para o solo", - explicou o professor de física da Universidade de Groningen.
Não foi possível realizar tal estudo antes, uma vez que não havia equipamento necessário. Mas, graças ao mais recente rádio telescópio LOFAR, foi possível detectar as agulhas e determinar seus tamanhos. Eles têm 100 metros de comprimento e 5 metros de diâmetro.
Low Frequency Array (LOFAR) fabricado na Holanda. Ele consiste em vários milhares de antenas espalhadas por todo o norte da Europa. Eles são conectados ao computador central por meio de fibra óptica e podem funcionar como uma unidade.
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O array de baixa frequência é projetado para observações de radioastronomia, mas a funcionalidade permite que seja usado para estudar raios.
Dentro da nuvem
Para observar relâmpagos, os cientistas usaram apenas antenas localizadas na Holanda, cuja área total é de 3.200 metros quadrados. Os dados obtidos com a ajuda deles ajudaram a ver o que acontece dentro da nuvem durante uma tempestade.
Os relâmpagos ocorrem quando fortes correntes ascendentes criam uma eletricidade estática especial em grandes nuvens, uma parte da qual torna-se carregada negativamente e a outra positivamente.
Quando essa divisão de carga atinge uma determinada taxa, surge uma forte descarga, comumente chamada de relâmpago. Normalmente, ele começa em uma pequena área de ar quente ionizado, o chamado plasma.
Esta pequena parte é convertida em um canal de plasma ramificado. Pode ter vários quilômetros de comprimento. As pontas do canal positivo acumulam cargas negativas da nuvem. Em seguida, eles passam pelo canal para a ponta negativa e a carga é descarregada.
Novo algoritmo
Os pesquisadores desenvolveram um novo esquema para receber dados do radiotelescópio LOFAR. Isso permite que eles visualizem a radiação de dois relâmpagos. Um registro de data e hora muito preciso em todos os dados e um conjunto de antenas permitiu aos cientistas identificar as fontes de radiação com alta resolução.
“Perto da zona central do radiotelescópio, onde a densidade da antena é mais alta, a precisão espacial era de cerca de um metro”, diz o professor Scholten. Além disso, os dados obtidos foram capazes de localizar 10 vezes mais fontes de VHF do que outros sistemas de imagem 3D, com resolução de tempo na faixa dos nanossegundos. Isso resultou em uma imagem 3D de alta resolução de um raio.
Pausa
Graças às pesquisas, ficou claro porque há quebras no canal de saída no local onde as agulhas são formadas. Muito provavelmente, eles descarregam cargas negativas do canal principal, que então cai novamente na nuvem de tempestade. Descobriu-se que uma diminuição nas cargas do canal provoca um circuito aberto. Mas quando a carga na nuvem fica alta novamente, o fluxo através do canal é restaurado, o que leva a uma descarga elétrica repetida. É graças a esse princípio que o raio atingirá repetidamente a mesma área.
Scholten comentou sobre a descoberta da seguinte maneira: “A radiação VHF ao longo do canal positivo é causada por descargas repetidas regularmente ao longo dos canais laterais previamente formados, as agulhas. Essas agulhas parecem esgotar as cargas de forma pulsada. " “Este é um fenômeno completamente novo”, acrescenta o professor Joe Dwyer, da University of New Hampshire (EUA), o terceiro autor do artigo. "Nossos novos métodos de vigilância capturam um grande número de agulhas no raio que não eram vistas antes." E Brian Hare conclui: "Graças a essas observações, vemos que parte da nuvem é recarregada e você pode entender por que o relâmpago no solo se repete várias vezes."
Tatiana Andreeva
