Pada 22 Okt, 2017, awan ribut berkumpul di atas tengah Amerika Syarikat mengeluarkan kilat kilat yang sangat besar sehingga ia menerangi langit di atas Texas, Oklahoma dan Kansas. Horizontally yang merangkumi lebih dari 310 batu (500 kilometer) di ketiga-tiga negeri ini, jolt itu tidak pernah berlaku sebelum ini bahawa sekumpulan penyelidik menulis kajian mengenainya, menggambarkannya sebagai "megaflash": Ia adalah salah satu kilat terpanjang yang pernah dicatatkan.
Biasanya, kilat kilat biasa mengukur antara hanya 0.6 batu dan 20 batu (1 dan 20 km) panjangnya. Namun begitu teknik pemetaan yang semakin canggih telah menunjukkan, sesetengah bolt kolosal yang hebat telah mengejutkan di atas kepala kita. Penemuan baru-baru ini menimbulkan satu persoalan yang menarik: Seberapa besar boleh mendapatkan kilat sebenarnya? Dan adakah kita bimbang dengan saham berat atmosfera ini?
Kilat timbul dalam awan ribut apabila caj positif yang kuat berkembang di satu kawasan awan dan caj negatif yang kuat berkembang di lain, mewujudkan kuasa elektrik di antara mereka. "Kilat kilat dimulakan di kawasan di mana kuasa-kuasa elektrik sangat kuat, dan mereka menjadi cukup kuat sehingga udara tidak dapat menahan kuasa elektrik dan memecah-belah lagi," kata Don MacGorman, ahli fizik dan penyelidik kanan di Lautan Negara dan Pentadbiran Atmosfera (NOAA), dan penulis karya mengenai megaflash 2017.
Ini bermakna bahawa apabila kuasa elektrik bertambah, ia memecahkan kuasa penebat udara, yang biasanya menyimpan kawasan-kawasan yang berlainan berbeza dari satu sama lain. Penyelidik berpendapat bahawa ini berlaku kerana pembentukan kuasa elektrik yang berlebihan mula mempercepatkan elektron bebas di udara - yang tidak dilekatkan pada atom atau molekul - yang seterusnya mengetuk elektron lain yang longgar dari atom dan molekul mereka, jelas MacGorman. Ini berterusan, mempercepatkan lebih banyak elektron: "Para saintis memanggil proses ini suatu longsor elektro, dan itu yang kami maksudkan apabila kami mengatakan udara terputus," kata MacGorman kepada Sains Live.
Ini akhirnya mewujudkan saluran yang sangat panas di udara yang bertindak seperti dawai, yang akhirnya berkembang ke arah positif dan negatif yang menyebabkan kerosakan. Saluran yang semakin meningkat akhirnya menghubungkan caj positif dan negatif, dan apabila ia berlaku, ia mencetuskan arus elektrik yang sangat besar yang kita ketahui sebagai kilat kilat.
"Fikirkan ia sebagai percikan gergasi yang telah berkembang melalui awan," kata MacGorman.
Kadang-kadang, rantau awan yang lebih rendah, yang biasanya mengandungi caj positif, tidak mempunyai caj yang cukup untuk tersendiri untuk menghentikan saluran. Jadi bolt kilat terus bertambah, meregangkan ke bawah ke arah tanah. Seperti yang dilakukannya, ia menarik percikan api dari tanah untuk menemuinya - memicu kilat kilat dengan arus elektrik yang besar yang mengangkut beberapa pertuduhan ribut ke tanah. Saluran awan-ke-tanah ini adalah yang kebanyakan kita lihat ketika kita memikirkan kilat; mereka yang bertelagah yang menyerang Bumi.
Tetapi faktor apa yang membataskan saiz bolt besar-besaran ini?
Penyelidik telah cuba menjawab soalan ini selama beberapa dekad. Secara mendatar, sejauh mana denyar adalah terhad oleh ketinggian awan ribut, atau jarak dari tanah ke kemuncaknya - yang kira-kira 12 km (20 km) pada tahap tertinggi. Tetapi secara mendatar, sistem awan yang luas menyediakan lebih banyak ruang untuk dimainkan.
Kembali pada tahun 1956, ahli meteorologi bernama Myron Ligda menunjukkan ini apabila dia menggunakan radar untuk mengesan kilat kilat terpanjang yang pernah dicatatkan pada masa itu: bolt yang melayang 60 batu (100 km).
Kemudian pada tahun 2007, penyelidik memecahkan rekod itu dengan mengenal pasti kilat di atas negeri Oklahoma yang diukur sejauh 200 batu (321 km). Kajian baru-baru ini oleh MacGorman dan rakan-rakannya mengetuk nombor itu keluar dari taman. Cahaya yang dipancarkan oleh kilat ini sangat kuat sehingga ia menerangi kawasan tanah seluas 26,000 batu persegi (67,845 kilometer persegi), penyelidik dikira. Tetapi kilat itu kini telah melepasi: Satu lagi kajian terbaru dalam jurnal Atmospheres JGR menggambarkan flash yang merangkumi 418 batu (673 km).
Kelebihan mega tersebut jarang berlaku. Tetapi sekarang bahawa kita mempunyai teknologi untuk mengesan mereka, kami mendapati mereka lebih kerap. Daripada hanya bergantung pada sistem berasaskan darat yang menggunakan antena dan radar untuk mengesan kilat, para pakar telah mula memerhatikannya dari sudut pandangan yang sangat berbeza: satelit. Kedua-dua kilat memecah rekod terkini diukur menggunakan teknologi yang dipanggil Geostationary Lightning Mapper, sebuah sensor yang hadir pada dua satelit yang mengorbit Bumi, yang memberikan gambaran luas sistem ribut di bawah.
"Sistem itu bertindak balas terhadap cahaya yang dipancarkan dari atas awan, jadi kita melihat cahaya dari kilat menyala dan kemudian dapat memetakannya, hampir seluruh hemisfera ini," kata MacGorman.
Digabungkan dengan data dari sistem berasaskan tanah yang disebut Array Pemetaan Kilat, data satelit visual resolusi tinggi ini menggambarkan gambaran tahap kilat kilat pada Oktober 2017.
Walau bagaimanapun, kami masih dalam keadaan gelap tentang bagaimana penerangan elektrik yang besar ini bertambah lama. Penyelidik percaya bahawa saiz awan adalah satu faktor, kerana sistem awan yang lebih besar, potensi yang lebih besar ada untuk kilat kilat berlaku di dalamnya. Juga diperlukan, MacGorman menambah, adalah "proses mesoscale tertentu - aliran angin skala besar yang membolehkan sistem itu terikat bersama untuk bertahan lama."
Jadi dengan pentas yang ditetapkan oleh awan raksasa ini, apa yang sebenarnya berlaku di dalamnya? "Ini megaflashes kelihatan seperti urutan berterusan pelepasan dalam penggantian yang sangat dekat," kata Christopher Emersic, seorang penyelidik yang mengkaji elektrifikasi badai di Universiti Manchester, di U.K ...
Dia menganggap hipotesis bahawa jika sistem awan sangat dikenakan di seluruh kawasan yang besar, satu siri pelepasan dapat menyebarkannya seperti garis domino yang jatuh. "Sekiranya domino ditubuhkan tanpa jurang yang besar, seseorang akan mencetuskan satu lagi siri besar. Jika tidak, ia akan gagal dan, dalam kes ini, anda akan mendapat hanya acara petir spatial yang lebih kecil daripada megaflash," Emersic memberitahu Live Science.
Semakin besar awan ibu bapa, semakin banyak kesempatan untuk melakukan pelepasan untuk terus menyebarkan. "Oleh sebab itu, mengapa megaflashes dapat, pada dasarnya, sama besarnya dengan awan induk, sekiranya struktur cajnya kondusif," kata Emersic.
Itu juga bermakna ada kemungkinan yang lebih besar di luar sana daripada kita lihat. "Ribut boleh menjadi lebih besar daripada," kata MacGorman.
Dengan kata lain, kita masih tidak tahu betapa besar bolt kilat terbesar.
Walaupun gambar apokaliptik mereka cat, megaflashes tidak semestinya lebih berbahaya daripada kilat biasa: "Sebuah kilat yang luas tidak semestinya bermakna ia membawa lebih banyak tenaga," jelas Emersic.
Yang berkata, kerana sistem awan dari mana ia berasal sangat luas, serangan megaflash sukar untuk diramalkan.
"Peristiwa sedemikian sering boleh menyebabkan serangan bumi jauh dari aktiviti kilat utama di inti konveksi," kata Emersic. "Seseorang di tanah boleh berfikir badai telah berlalu, tetapi terkejut dengan salah satu pelepasan yang luas ini seolah-olah dari mana-mana."
Ia juga mungkin bahawa dalam dunia pemanasan, mungkin ada satu uptick dalam jenis ribut yang menimbulkan megaflashes, kata Emersic. "Dan secara tidak langsung, itu boleh membuat keadaan lebih cenderung, dengan itu meningkatkan kekerapannya."
Buat masa ini, walaupun, megaflashes tidak lazim: MacGorman menganggarkan bahawa mereka hanya membuat kira-kira 1% kilat kilat secara keseluruhan. Walau bagaimanapun, penyelidik seperti dia akan pergi memburu - dan tidak syak lagi menemui - raksasa yang lebih besar untuk kami mengagumi.
