Yhdysvalloissa taivas loisti 14. toukokuuta 2018 Oklahoman yläpuolella hetken aikaa sinisenä, liilana ja punaisena.
Kevin Palivec onnistui valokuvaamaan tapahtuman heikossa valossa toimivalla kamerallaan.
Sattumoisin ilmiö esiintyi lähellä VHF- eli very high frequency -taajuusalueen salamanpaikanninta. Radioantennien muodostama verkko rekisteröi yksittäiset salamaniskut ja paikantaa näin ukkoset.
Ilmiössä oli kyse suihkumaisesta yläsalamasta, josta käytetään englannin kielessä nimitystä gigantic jet. Tällainen jättiläissuihku suuntautuu kohti avaruutta, ja se on yksi maapallon ja sen ilmakehän voimakkaimmista ja arvoituksellisimmista sääilmiöistä.
Vaikka gigantic jet -ilmiö havaitaan ehkä vain muutaman kerran vuodessa, se tuskin on niin harvinainen. On arvioitu, että suihkumaisia yläsalamoita syntyy joka vuosi tuhannesta jopa 50 000:een.
Jättiläissuihkuja synnyttävät ilmeisesti eniten Tyynenmeren trooppiset myrskyt. Silloin tällöin erikoisista salamoista tehdään myös luotettavia havaintoja.
Useiden yhdysvaltalaisten korkeakoulujen, meteorologisten tutkimuslaitosten ja tiedeorganisaatioiden, kuten Georgia Tech Research Instituten ja Yliopistojen avaruustutkimusyhdistyksen, tutkijat yllättyivätkin iloisesti, kun he saivat mahdollisuuden tarkastella lähemmin vuoden 2018 gigantic jetiä.
Tulokset julkaistiin Science Advances -tiedeaikakauslehdessä.
3D-malli paljastaa salaman salat
Salamanpaikannusjärjestelmästä, sääsatelliiteista ja Palivecin kuvasta saatujen tietojen pohjalta tutkijat pystyivät mallintamaan mahtavan sähköpurkauksen. Siitä on siis nyt olemassa tarkka 3D-malli.
Tältä 3D-malli näyttää. Valkoiset pisteet esittävät pilven sähkövarausta, harmaa alue tarkoittaa pilven yläosaa, ja oranssit täplät kuvaavat ionosfäärissä etenevää sähköpurkausta. Mallinnus auttaa tutkijoita ymmärtämään gigantic jet -ilmiötä.
Suihkumainen yläsalama oli sata kertaa niin suuri sähköpurkaus kuin tavallinen salama, ja se nousi ilmakehässä selvästi erottuvana valoviuhkana yli 80 kilometrin korkeuteen. Ilmeisesti koskaan aiemmin ei ole havaittu yhtä voimakasta salamaniskua.
Oklahoman gigantic jet lähti liikkeelle mittavan ukkospilven yläosasta. Ukkospilvi oli kooltaan 50 kertaa 50 kilometriä, ja se sijaitsi 15–20 kilometrin korkeudessa.
Salama leimahti kohti avaruutta ja päätyi ionosfääriin, joka on 48:n ja 965 kilometrin väliin sijoittuva ilmakehän ulko-osa.
Ionosfääri on ilmakehän sähköä johtava kerros, jossa muun muassa revontulet syntyvät.
Jättiläissuihkussa ionosfääriin siirtyi 300 coulombia. (Coulombi on sähkövarauksen yksikkö, joka vastaa ampeerin sähkövirran sekunnissa kuljettamaa sähkömäärää eli ampeerisekuntia.) Tavalliset salamat siirtävät yleensä reilut 5 coulombia pilvestä maahan.
Salaman kärki pysyi suhteellisen viileänä: 200-asteisena. Muissa osissa lämpötila nousi jopa yli 4 400 asteeseen.
Kuvasarjan otti lokakuussa 2019 lentäjä Chris Holmes. Gigantic jetin punainen yläosa on enintään 200-asteinen, mutta sen sinisessä osassa lämpötila voi ylittää 4 400 astetta.
"Pystyimme kartoittamaan tämän gigantic jetin kolmiulotteisesti erittäin laadukkaasta aineistosta", kertoo Georgia Tech Research Instituten tutkija Levi Boggs lehdistötiedotteessa ja jatkaa:
"Kykenimme erottamaan pilven päältä VHF-lähteitä, joita ei ole aiemmin havainnoitu näin yksityiskohtaisesti. Käyttämällä satelliitti- ja tutkatietoja onnistuimme selvittämään, mistä kohtaa pilven päältä erittäin kuuma purkauskanava avautui."
Myanmarin alueella 30. huhtikuuta 2012 esiintynyt gigantic jet ylhäältä nähtynä. Kuva otti digikameralla Kansainväliseltä avaruusasemalta Retkikunta 31:n jäsen.
Vielä ei tiedetä varmasti, miksi yläsalamat suuntautuvat avaruuteen. Pidetään mahdollisena, että pilvet estävät jollain ominaisuudellaan sähköä purkautumasta alaspäin ja ohjaavat virtaa sähköisesti varautuneeseen ionosfääriin.