يعد البرق أحد أروع ظواهر الطقس وأكثرها غموضا، وعلى الرغم من أن العواصف تحدث بشكل منتظم، إلا أننا ما زلنا نبذل قصارى جهدنا لفهم الظواهر المتولدة في السماء.
وهناك نوع واحد من البرق غريب جدا ونادر جدا، وفي الواقع، لم يكن لدينا حتى دليل ملموس على وجوده حتى عام 1990، عندما حدد الباحثون حركته "الشبيهة بالصواريخ" في لقطة فيديو من مكوك الفضاء التابع لناسا في العام السابق.
وفي وقت لاحق، أطلق عليها اسم "الطائرات الزرقاء"، وتم التعرف على الخطوط الآن على أنها ومضات ضوئية لامعة تدوم بضع مئات من الألف من الثانية، حيث يتدفق البرق صعودا من السحب إلى الستراتوسفير.
ولا يمكننا بسهولة رؤية هذه الظاهرة تحت ستار من الغيوم - لكن هذا لا يعني أن العلماء لا يمكنهم ملاحظتها من فوقها. وتدور زهاء 400 كيلومتر (250 ميلا) فوق الكوكب حول محطة الفضاء الدولية، ولبعض الوقت، كانت الأدوات الموجودة على متنها تراقب هذه الومضات الغامضة من البرق المقلوب.
والآن، بعد أن جُهّز في عام 2018، سجل مرصد محطة الفضاء الأوروبية المجهز بأجهزة استشعار بصرية ومقاييس ضوئية وكاشفات لأشعة غاما والإشعاع السيني، خمس ومضات زرقاء من أعلى سحابة عاصفة، انتهى إحداها بخط أزرق عاليا في الستراتوسفير.
وتوفر هذه اللمحات النادرة بعض الأفكار القيمة حول بداية التصريفات الغامضة، وفقا لفريق من الباحثين بقيادة الفيزيائي تورستن نيوبيرت من الجامعة التقنية في الدنمارك.
ويُعتقد أن النفاثات الزرقاء تبدأ عندما تلتقي قمة سحابة موجبة الشحنة بطبقة من الشحنة السالبة عند حدود السحابة وطبقة الهواء فوقها. ويُعتقد أن هذا ينتج انهيارا كهربائيا يشكل قائدا - قناة موصلة غير مرئية للهواء المؤين الذي ينتقل خلاله البرق.
ومع ذلك، فإن فهمنا لقائد الطائرات الزرقاء محدود للغاية. وهذا هو المكان الذي تملأ فيه البيانات التي حللها نيوبيرت وفريقه الفجوات.
وفي 26 فبراير 2019، سجل مرصد تفاعلات الغلاف الجوي والفضاء (ASIM) خمس ومضات زرقاء، يبلغ طول كل منها نحو 10 ميكروثانية، في الجزء العلوي من سحابة عاصفة، ليست بعيدة عن جزيرة ناورو في المحيط الهادئ.
وأنتجت إحدى هذه الومضات نفثا أزرق، يصل إلى الستراتوبوز - الواجهة بين الستراتوسفير والأيونوسفير، على ارتفاع زهاء 50 إلى 55 كيلومترا (نحو 30 إلى 34 ميلا).
وبالإضافة إلى ذلك، سجل المرصد ظواهر جوية تسمى ELVES (اختصار لانبعاث الضوء واضطرابات التردد المنخفض جدا بسبب مصادر النبض الكهرومغناطيسي). وهذه هي حلقات متوسعة من الانبعاث البصري والأشعة فوق البنفسجية في طبقة الأيونوسفير التي تظهر فوق غيوم العاصفة، وتستمر فقط ملي ثانية أو نحو ذلك، كما هو موضح في الرسوم المتحركة.
ويُعتقد أنها تتولد عن نبضة كهرومغناطيسية في قاع طبقة الأيونوسفير، ناتجة عن تفريغ البرق.
ومع ذلك، كانت الانبعاثات الحمراء من القائد باهتة ومحدودة للغاية. وقال فريق البحث إن هذا يشير إلى أن القائد نفسه قصير جدا، مقارنة بقادة البرق المطورة بالكامل بين الأرض والغيوم.
ويشير هذا أيضا إلى أن الومضات والطائرة الزرقاء نفسها هي نوع من دفق التفريغ: شرارات متفرعة متلوية تنطلق من مصادر الجهد العالي، مثل ملفات تسلا، على تفاعل متسلسل لجزيئات الهواء المؤينة.
ويعتقد الباحثون أن الومضات تشبه الأحداث ثنائية القطب الضيقة. وهذه هي تصريفات الترددات الراديوية عالية الطاقة التي تحدث داخل السحب أثناء العواصف الرعدية، والتي يُعرف عنها أنها تسبب البرق داخل السحابة.
وقال الفريق إن الومضات الزرقاء في قمم السحابة هي على الأرجح المكافئ البصري لهذه الظاهرة، ويمكن أن تتطور إلى نفاثات زرقاء.
ونظرا لأن الأحداث ثنائية القطب الضيقة شائعة جدا، فقد يعني هذا أن الومضات الزرقاء أكثر شيوعا مما كنا نظن. إن معرفة المزيد عن مدى شيوعها يمكن أن يمنحنا فهما أفضل للعواصف والبرق، ناهيك عن الغلاف الجوي لدينا وجميع التفاعلات المعقدة فيه.