لا يقتصر البرق على الومضات التي نراها تتجه من السماء نحو الأرض، إذ يمكن لبعض التفريغات الكهربائية أن تتحرك في الاتجاه المعاكس. صاعدة من قمم السحب الرعدية نحو طبقات الغلاف الجوي العليا. وتعرف هذه الظاهرة باسم النفاثات الزرقاء Blue jets، وهي من الظواهر الجوية النادرة التي أثارت اهتمام العلماء منذ رصدها للمرة الأولى في عام 1990.
ويعد البرق عمومًا من أكثر الظواهر الجوية تعقيدًا، إذ ينتج عن تفريغ كهربائي مفاجئ في مناطق من الغلاف الجوي تتراكم فيها شحنات كهربائية مختلفة. وعلى الرغم من كثرة الدراسات التي تناولت آلية تشكله، فإن التفاصيل الدقيقة لعملية توليد البرق وفصل الشحنات داخل السحب لا تزال موضع بحث علمي.
نفاثات زرقاء تنطلق من السحب
اكتشف الباحثون النفاثات الزرقاء في عام 1990، بعد ظهورها في تسجيلات التقطها مكوك فضائي تابع لوكالة ناسا. وتظهر هذه الظاهرة على شكل ومضات ضوئية قصيرة تنطلق من أعلى السحب الرعدية باتجاه طبقة الستراتوسفير، وقد تستمر لفترة لا تتجاوز أجزاء صغيرة من الثانية.
وفي عام 2019، تمكن مرصد التفاعلات بين الغلاف الجوي والفضاء (ASIM) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية من رصد خمس ومضات زرقاء فوق سحابة رعدية بالقرب من جزيرة ناورو في المحيط الهادئ.
وانتهت إحدى هذه الومضات بتكوين نفاث أزرق امتد إلى ارتفاع يقارب 50 إلى 55 كيلومترًا. وصولًا إلى منطقة قريبة من الستراتوبوز، وهي الحد الفاصل بين الستراتوسفير والطبقات الأعلى من الغلاف الجوي.
ويرجح العلماء أن هذه الظاهرة تبدأ عندما تتفاعل الشحنات الكهربائية الموجودة في الجزء العلوي من السحابة مع الشحنات الموجودة في طبقات الهواء الأعلى. وينتج عن ذلك تكوّن قناة من الهواء المتأين تسمح بمرور التفريغ الكهربائي إلى أعلى، في صورة نفاثة زرقاء متفرعة.
ظواهر ضوئية مرتبطة بالعواصف
لم تقتصر ملاحظات المرصد على النفاثات الزرقاء، إذ تمكن أيضًا من رصد ظواهر ضوئية أخرى تعرف باسم «إلفيس» (ELVES). وهي حلقات ضوئية واسعة وسريعة الظهور في طبقة الأيونوسفير فوق السحب الرعدية.
وتنتج هذه الظواهر على الأرجح عن نبضات كهرومغناطيسية قوية مرتبطة بالتفريغات الكهربائية داخل العواصف. ويعتقد الباحثون أن بعض الومضات الزرقاء التي تظهر عند قمم السحب قد تكون مرتبطة بآليات كهربائية مشابهة. وقد تتطور في ظروف معينة إلى نفاثات زرقاء تمتد لمسافات كبيرة في الغلاف الجوي.
وتشير هذه النتائج إلى أن الظواهر الكهربائية التي تحدث فوق العواصف قد تكون أكثر شيوعًا مما كان يعتقد سابقًا. إلا أن قصر مدة ظهورها وارتفاعها الكبير يجعلان رصدها ودراستها أمرًا صعبًا.
كيف يتشكل البرق؟
يتشكل البرق عادة داخل السحب الركامية المزنية، حيث تحدث عمليات معقدة تؤدي إلى فصل الشحنات الكهربائية. وتراكمها في مناطق مختلفة من السحابة. وعندما يصبح فرق الجهد بين منطقتين كبيرًا بما يكفي. يمكن أن يحدث تفريغ كهربائي مفاجئ يظهر على شكل وميض البرق.
ويحتاج حدوث هذا التفريغ إلى وجود فرق جهد مناسب ووسط عازل، وهو ما يوفره الهواء في الغلاف الجوي. ومع ذلك، فإن الآلية الكاملة لفصل الشحنات والمحافظة عليها داخل السحب قبل حدوث التفريغ لا تزال غير مفهومة بصورة كاملة. بسبب تعقيد العمليات الفيزيائية التي تجري داخل العواصف.
وتوجد عدة أنواع رئيسية للبرق وفق مكان حدوث التفريغ، منها البرق داخل السحابة، والبرق بين السحب، والبرق بين السحابة والأرض. ويعد النوع الأخير الأكثر دراسة. بينما يصعب رصد الأنواع التي تحدث داخل السحب أو بينها بسبب غياب نقاط مادية يمكن استخدامها للمراقبة والقياس.
توفر النفاثات الزرقاء للعلماء فرصة لفهم العمليات الكهربائية التي تحدث في الأجزاء العليا من العواصف الرعدية. كما يمكن أن تساعد دراسة هذه الظواهر في توضيح العلاقة بين النشاط الكهربائي داخل السحب. والاضطرابات التي تحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي.
ومع استمرار استخدام أجهزة الاستشعار الفضائية والمراصد المتخصصة، تتزايد قدرة العلماء على رصد هذه الظواهر القصيرة والنادرة. وقد تسهم البيانات الجديدة في بناء صورة أكثر اكتمالًا عن النشاط الكهربائي للعواصف. وفهم التفاعلات المعقدة التي تحدث بين الغلاف الجوي وطبقاته العليا.