enero 22, 2022

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Imágenes detalladas finalmente revelan qué desencadena el rayo

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Entonces, Dwyer y su equipo recurrieron a Low Frequency Array (LOFAR), una red de miles de pequeños radiotelescopios en los Países Bajos. LOFAR suele mirar a galaxias lejanas y estrellas en explosión. Pero según Doerr, “da la casualidad de que también funciona bien para medir los rayos”.

Cuando llegan las tormentas eléctricas, LOFAR puede hacer un poco de astronomía útil. Entonces, en cambio, el telescopio ajusta sus antenas para detectar el aluvión de aproximadamente un millón de pulsos de radio que se emiten con cada relámpago. A diferencia de la luz visible, los pulsos de radio pueden atravesar nubes densas.

El uso de detectores inalámbricos para mapear rayos no es nada nuevo; antenas de radio especialmente diseñadas Largas tormentas observadas en Nuevo México. Pero estas imágenes son de baja resolución o solo bidimensionales. LOFAR, un telescopio astronómico moderno, puede mapear la iluminación en una escala de metro por metro en tres dimensiones, y a una velocidad de fotogramas 200 veces más rápida que la que podían lograr los dispositivos anteriores. “Las mediciones de LOFAR nos brindan la primera imagen realmente clara de lo que sucede dentro de una tormenta eléctrica”, dijo Dwyer.

Un rayo produce millones de pulsos de radio. Para reconstruir una imagen 3D de un rayo a partir de la combinación de datos, los investigadores utilizaron un algoritmo similar al utilizado para los alunizajes del Apolo. El algoritmo actualiza constantemente lo que se sabe sobre la posición de un objeto. Si bien una antena de radio solo puede indicar la dirección aproximada del destello, agregar datos de una segunda antena actualiza la posición. Al rotar constantemente a través de miles de antenas LOFAR, el algoritmo crea un mapa claro.

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Cuando los investigadores analizaron los datos del relámpago de agosto de 2018, vieron que todos los pulsos de radio se emitieron desde un área de 70 metros de ancho en la nube de tormenta. Rápidamente concluyeron que el patrón de los pulsos respalda una de las dos teorías principales sobre cómo comienza el tipo de rayo más común.

Una idea Él ve rayos cósmicos, partículas del espacio exterior, chocando con electrones dentro de tormentas eléctricas, causando avalanchas electrónicas que fortalecen los campos eléctricos.

Las nuevas notas se refieren a teoría de la competencia. Comienza con grupos de cristales de hielo dentro de la nube. Las colisiones turbulentas entre cristales en forma de aguja separan algunos de sus electrones, dejando un extremo de cada cristal de hielo con carga positiva y el otro con carga negativa. El extremo positivo atrae electrones de las moléculas de aire cercanas. Más electrones salen de las moléculas de aire más distantes, formando rayas de aire ionizado que se extienden desde cada punta de cristal de hielo. Estos se llaman pancartas.

LOFAR, una gran red de radiotelescopios ubicados principalmente en los Países Bajos, registra los rayos cuando no estás haciendo astronomía.Foto: LOFAR / ASTRON

Cada punta de cristal da lugar a hordas de serpentinas, con serpentinas individuales que se ramifican una y otra vez. Las corrientes calientan el aire circundante, arrancando colectivamente electrones de las moléculas de aire para que una corriente más grande fluya sobre los cristales de hielo. Eventualmente, el transmisor se vuelve lo suficientemente caliente y conductivo para convertirse en un conductor, un canal a través del cual una cadena completa de rayos puede viajar repentinamente.

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“Eso es lo que vemos”, dijo. cristobal stirbka, primer autor del nuevo artículo. En una película que muestra el inicio de un destello que los investigadores hicieron a partir de los datos, los pulsos de radio crecen exponencialmente, probablemente debido a la avalancha de serpentinas. “Después de que cesa la avalancha, vemos un pararrayos cerca”, dijo. En los últimos meses, Sterpka ha estado armando más películas de iniciación relámpago que se parecen a la primera.

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