در دنیای امواج الکترومغناطیسی، کشفیات جدید اغلب جهان علمی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اما وقتی رعد و برق منجر به شناسایی نوع کاملاً جدیدی از موج می‌شود که فهم کنونی را به چالش می‌کشد، این تأثیرات فراتر از دنیای دانشگاهی گسترش می‌یابد.
این دقیقاً همان اتفاقی است که در تحقیقات اخیر دو دانشمند از دانشگاه آلاسکا فیربنکس (UAF) رخ داده است.
این تحقیق انقلابی منجر به کشف نوع جدیدی از موج الکترومغناطیسی شده است که به عنوان “ویزگلر منعکس‌شده آینه‌ای” نام‌گذاری شده است.
نقش انرژی رعد و برق
این کشف شگفت‌انگیز توسط ویکاس سونوالکار، استاد برجسته بازنشسته، و امانی ردی، استاد دستیار پرانرژی در دانشگاه آلاسکا فیربنکس، انجام شده است.
محققان این موج جدید را شناسایی کردند که به طرز جالبی انرژی رعد و برق را از یون‌سپهر (یونسفر) در عرض‌های جغرافیایی پایین به مغناطیس‌سپهر (مگنتوسفر)، یک ناحیه حیاتی از فضای اطراف زمین، منتقل می‌کند.
پیشتر تصور می‌شد که انرژی رعد و برق که وارد یون‌سپهر در عرض‌های جغرافیایی پایین می‌شود، در این لایه جوی گرفتار شده و به کمربندهای تابشی – مناطق حیاتی از ذرات باردار که سیاره ما را احاطه کرده‌اند – نمی‌رسد.
اما این مطالعه جدید این فرضیه قدیمی را کاملاً زیر سؤال برده و تعامل پیچیده‌تری بین انرژی رعد و برق و محیط مغناطیسی زمین را آشکار می‌کند.
سونوالکار گفت: «ما به عنوان یک جامعه به فناوری فضایی وابسته هستیم. سیستم‌های مدرن ارتباطی و ناوبری، ماهواره‌ها و فضاپیماها که فضانوردان در آن‌ها حضور دارند، با ذرات انرژی‌دار مضر کمربندهای تابشی مواجه می‌شوند که می‌تواند الکترونیک را آسیب زده و باعث سرطان شود.»
او اضافه کرد: «داشتن درک بهتری از کمربندهای تابشی و انواع امواج الکترومغناطیسی، از جمله آن‌هایی که منشأ آن‌ها در رعد و برق زمینی است و بر آن‌ها تأثیر می‌گذارند، برای فعالیت‌های انسانی در فضا ضروری است.»
کشف موج الکترومغناطیسی
موج جدیدی که سونوالکار و ردی آن را «ویزگلر منعکس‌شده آینه‌ای» نامیده‌اند، انرژی رعد و برق را حمل می‌کند که از مرز پایینی یون‌سپهر در نیم‌کره مخالف به سمت بالا منعکس شده است.
موج‌های ویزگلر، از جمله این نوع جدید، صدای وزوز خاصی تولید می‌کنند که وقتی از طریق یک بلندگو پخش شود، شنیده می‌شود.
این نوع موج با ویزگلر منعکس‌شده مغناطیس‌سپهری که زمانی ایجاد می‌شود که انرژی رعد و برق وارد یون‌سپهر در عرض‌های جغرافیایی بالاتر شده و یک یا چند بار در داخل مغناطیس‌سپهر منعکس می‌شود، تفاوت دارد.
قدرت رعد و برق در جو زمین
رعد و برق فقط یک پدیده طبیعی دیدنی نیست؛ بلکه نقش مهمی در فرآیندهای جوی و محیط فضایی زمین ایفا می‌کند.
هر بار رعد و برق مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کند که نه تنها آسمان را روشن می‌کند، بلکه بر یون‌سپهر و مغناطیس‌سپهر نیز تأثیر می‌گذارد.
این انرژی می‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند و رفتار ذرات باردار در جو بالا و فراتر از آن را تحت تأثیر قرار دهد.
کشف موج ویزگلر منعکس‌شده آینه‌ای بیشتر بر اهمیت رعد و برق به عنوان محرک فعالیت الکترومغناطیسی تأکید می‌کند و راه‌های جدیدی را نشان می‌دهد که این نیروی قدرتمند طبیعت با میدان مغناطیسی زمین و آب و هوای فضایی تعامل دارد.
پیامدهای موج الکترومغناطیسی جدید
محققان برای حمایت از یافته‌های خود از داده‌های تاریخی موج پلاسما از پروب‌های Van Allen ناسا و داده‌های رعد و برق از شبکه جهانی تشخیص رعد و برق استفاده کردند.
آن‌ها یک مدل انتشار موج توسعه دادند که با در نظر گرفتن ویزگلرهای منعکس‌شده آینه‌ای، نشان داد انرژی رعد و برق که به مغناطیس‌سپهر می‌رسد دو برابر می‌شود.
سونوالکار توضیح داد: «این بدان معناست که احتمالاً ویزگلرهای منعکس‌شده آینه‌ای بخش بیشتری از انرژی رعد و برق را به مغناطیس‌سپهر منتقل می‌کنند نسبت به آنچه توسط ویزگلرهای منعکس‌شده مغناطیس‌سپهری حمل می‌شود.»
با توجه به اینکه بیشتر رعد و برق‌ها در مناطق گرمسیری و نیمه‌گرمسیری رخ می‌دهد، این کشف پیامدهای مهمی برای درک دینامیک مغناطیس‌سپهر زمین دارد.
نقش امواج ویزگلر در مغناطیس‌سپهر زمین
تحقیقات سونوالکار و ردی بر همزیستی ویزگلرهای منعکس‌شده آینه‌ای و ویزگلرهای منعکس‌شده مغناطیس‌سپهری در مغناطیس‌سپهر تأکید می‌کند و درک ما از نحوه تعامل انرژی رعد و برق با محیط مغناطیسی زمین را بازسازی می‌کند.
این مطالعه ادامه دهنده یک خط تحقیقی در مورد تأثیر امواج ویزگلر ناشی از رعد و برق بر فیزیک کمربند تابشی است که از دهه 1950 مورد بررسی قرار گرفته است.
سونوالکار و ردی به دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی و معادن UAF وابسته هستند، و ردی نیز به مؤسسه ژئوفیزیک UAF مرتبط است.
این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم و برنامه EPSCoR ناسا حمایت شده است.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
