A Science Advances folyóiratban szerdán megjelent tanulmány rávilágít az óriásrepülőgépek szerkezetére és okaira. Egy 2018. május 14-én Oklahomában kibocsátott repülőgépet elemzett, amely 50 mérföldre (80 km-re) lőtt egy zivatarfelhő fölé, több hasznos terhet szórva szét, mint 100 hagyományos villám. Ez volt a valaha tanulmányozott legerősebb óriásrepülőgép.
A kutatók 3D-ben térképezték fel a repülőgépet, és minden eddiginél részletesebben azonosították a szerkezeti jellemzőket.
A kutatást az ihlette, hogy Levi Boggs, a Georgia Tech Research Institute kutatója és a lap egyik vezető szerzője tudomást szerzett az oklahomai repülőgépről készült fotóról, amelyet egy állampolgár tudós készített.
“Kevin Palivec” [the photographer] van egy gyenge megvilágítású kamerája Közép-Texasban, amelyet néha véletlenszerűen működtet, és ezt néhány évvel ezelőtt megörökítette” – mondta Boggs. A fotó „kicsit lógott. Azt mondták nekem, és úgy döntöttem, hogy utánajárok egy kicsit.”
Ekkor Boggs összeállított egy csapatot, amely műhold-, radar- és rádióhullámadatokat értékelt, hogy rekonstruálja a történteket.
A kutatóknak sikerült kifejleszteniük egy 3D-s modellt a sugárhajtásról, ahogyan azt két műhold alapú optikai villámmérő műszer látta, köztük a GOES-15 időjárási műhold villámtérkép-tömbje, amely az Egyesült Államok keleti részében található.
“Úgy gondolom, hogy ez egy körülbelül 50-50 kilométeres területet ürített a felhőbe” – mondta Boggs. “Ezt a töltést átvitte az ionoszférába”, a Föld felszíne felett mintegy 50-400 mérföldre fekvő légköri rétegbe.
Steve Cummer, a Duke Egyetem villamos- és számítástechnikai professzora nagyfrekvenciás elektromágneses adatokat tudott kinyerni egy sor közeli antennából a vihar közelében. Most először sikerült megerősítenie, hogy a villámlás által kibocsátott nagyfrekvenciás jel valójában egy terjedő villámcsatorna végén lévő apró, indaszerű elektromos “folyamokra” vezethető vissza.
A földi villámérzékelő hálózatok is jól jöttek a sugárhajtómű vizsgálatakor, mivel tájékoztatták a villámlás sebességét a viharban, mielőtt kiengedték volna.
“Meg tudtuk határozni a csúcsáramokat és a kisülés típusát a szülőviharhoz” – mondta Boggs.
Boggs szerint különös módon nem volt olyan hagyományos villámcsapás a közvetlen régióban, amely az óriási sugárhajtást eredményezte volna. Van egy elmélete róla, amely a fúvókák leggyakoribb helyére vonatkozik: az óceán fölött, nem pedig a szárazföld felett.
A zivatarok jellemzően hárompólusú elektromos mezőt mutatnak, ami azt jelenti, hogy egy pozitív töltésű régióból állnak a talaj közelében, egy negatív töltésű régióból a felhő alján, és egy pozitív töltésű régióból a felhő tetején. A felhő alján lévő negatív töltés és a talaj közelében lévő pozitív töltés közötti kontraszt villámlást okoz.
“Az történik, hogy ezeket a felhő-föld kisüléseket elnyomják” – mondta Boggs.
A felhő-föld támadások ilyen visszaszorítása leggyakrabban óceáni viharokkal történik, olyan okokból, amelyeket a tudósok még mindig nem értenek, mondta Boggs.
A kutatók azt találták, hogy a felhő és a felszín közötti töltéskontraszt hiányában negatív töltés halmozódik fel a felhőkben. A gigantikus fúvókák ezután enyhíthetik a felesleges negatív töltést.
Az óriásrepülőgépek legtermékenyebb epizódjait trópusi viharokban vagy hurrikánokban láthatták, amelyekről köztudottan nincs rendszeres villámlás. 2015. augusztus 11-én és 12-én a Hilda hurrikán hatalmas sugárhajtású repülőgépeket bocsátott ki, miközben megcsúszott Hawaiitól délkeletre.
A TLE-k, vagyis a tranziens fényes események – vagyis a felső légköri villámok – ernyőjébe tartozó óriásfúvókák birodalmában még sok felfedezetlen és ismeretlen dolog van.
“Még mindig nem tudjuk, mennyire gyakoriak” – mondta Boggs. “Évente körülbelül ötször észlelnek óriási sugárhajtású repülőgépeket, de reméljük, hogy tízezreket is észlelünk.”
Ennek érdekében Boggs és csapata egy gépi tanulási algoritmuson dolgozik, amely integrálja a műhold alapú geostacionárius villámtérkép adatait.
“Egyszerűen nem láttuk őket, mert a megfigyelések korlátozottak” – mondta Boggs. „Nagyon nehéz a pályán lévő műszerekkel koordinálni, ezért van a [National Science Foundation] támogatás, amely hamarosan érkezik. Ez alapvetően használni fogja [satellite data] hatalmas mennyiségben vadászni ezekre az óriási sugárhajtású gépekre… remélhetőleg egy féltekén is észleljük ezeket a dolgokat, remélhetőleg a nap 24 órájában.