Pada 22 Oktober 2017, awan badai yang berkumpul di atas Amerika Serikat bagian tengah mengeluarkan kilatan petir yang sangat besar sehingga menerangi langit di atas Texas, Oklahoma, dan Kansas. Secara horizontal membentang lebih dari 310 mil (500 kilometer) di ketiga negara bagian ini, sentakan itu sangat luar biasa sehingga sekelompok peneliti menulis studi tentang hal itu, menggambarkannya sebagai "megaflash": Ini adalah salah satu kilatan petir terpanjang yang pernah direkam.
Biasanya, kilat biasa berukuran panjang hanya antara 0,6 mil dan 20 mil (1 dan 20 km). Tetapi seperti yang diungkapkan oleh teknik pemetaan yang semakin canggih, beberapa baut yang benar-benar kolosal berderak di atas kepala kita. Penemuan baru-baru ini menimbulkan pertanyaan yang menarik: Seberapa besar petir sebenarnya bisa? Dan haruskah kita khawatir tentang atmosfer kelas berat ini?
Petir muncul di awan badai ketika muatan positif yang kuat berkembang di satu wilayah awan dan muatan negatif yang kuat berkembang di yang lain, menciptakan kekuatan listrik di antara mereka. "Kilat kilat dimulai di daerah di mana kekuatan listrik sangat kuat. Mereka menjadi cukup kuat sehingga udara tidak dapat menahan kekuatan listrik lagi dan rusak," kata Don MacGorman, seorang ahli fisika dan peneliti senior di Samudra Nasional. dan Atmospheric Administration (NOAA), dan penulis makalah tentang megaflash 2017.
Itu berarti bahwa ketika kekuatan listrik tumbuh, itu memecah kekuatan isolasi udara, yang biasanya membuat area dengan muatan berbeda terpisah satu sama lain. Para peneliti berpikir ini terjadi karena penumpukan gaya listrik yang berlebihan mulai mempercepat elektron bebas di udara - yang tidak terikat pada atom atau molekul - yang pada gilirannya mengetuk elektron lain yang terlepas dari atom dan molekulnya, jelas MacGorman. Ini terus berlanjut, mempercepat semakin banyak elektron: "Para ilmuwan menyebut proses ini sebagai longsoran elektron, dan itulah yang kami maksudkan ketika kami mengatakan bahwa udara rusak," kata MacGorman kepada Live Science.
Ini akhirnya menciptakan saluran yang sangat panas di udara yang bertindak seperti kawat, yang ujungnya tumbuh ke arah muatan positif dan negatif yang menyebabkan kerusakan. Saluran tumbuh akhirnya menghubungkan muatan positif dan negatif, dan ketika itu terjadi, itu memicu arus listrik besar yang kita kenal sebagai kilat kilat.
"Anggap saja sebagai percikan raksasa yang telah tumbuh melalui awan," kata MacGorman.
Kadang-kadang, wilayah awan yang lebih rendah, yang biasanya berisi muatan positif, tidak memiliki muatan yang cukup sendiri untuk menghentikan saluran. Jadi petir terus tumbuh, membentang ke bawah menuju tanah. Saat melakukannya, ia menarik percikan ke atas dari tanah untuk bertemu dengannya - memicu kilatan petir dengan arus listrik besar yang mengangkut sebagian muatan badai ke tanah. Saluran cloud-to-ground ini adalah apa yang umumnya kita bayangkan ketika kita berpikir tentang petir; garpu yang hidup yang menghantam Bumi.
Tetapi faktor apa yang membatasi ukuran baut besar ini?
Para peneliti telah mencoba menjawab pertanyaan ini selama beberapa dekade. Secara vertikal, luas lampu kilat dibatasi oleh ketinggian awan badai, atau jarak dari tanah ke puncaknya - yaitu sekitar 12 mil (20 km) pada titik tertinggi. Namun secara horizontal, sistem cloud yang luas menyediakan lebih banyak ruang untuk bermain.
Kembali pada tahun 1956, seorang ahli meteorologi bernama Myron Ligda mendemonstrasikan hal ini ketika dia menggunakan radar untuk mendeteksi kilatan petir terpanjang yang pernah dicatat oleh siapa pun pada saat itu: baut yang membentang sejauh 60 mil (100 km).
Kemudian pada tahun 2007, para peneliti memecahkan rekor dengan mengidentifikasi lampu kilat di atas negara bagian Oklahoma yang panjangnya 200 mil (321 km). Penelitian baru-baru ini oleh MacGorman dan rekan-rekannya membuat angka itu keluar dari taman. Cahaya yang dipancarkan oleh lampu kilat ini begitu kuat sehingga menerangi area tanah seluas 26.000 mil persegi (67.845 kilometer persegi), para peneliti menghitung. Tetapi bahkan kilatan itu sekarang telah dilampaui: Penelitian lain baru-baru ini dalam jurnal JGR Atmospheres menggambarkan kilat yang membentang sejauh 418 mil (673 km).
Megaflash semacam itu jarang terjadi. Tetapi sekarang kami memiliki teknologi untuk mendeteksi mereka, kami menemukan mereka lebih sering. Alih-alih hanya mengandalkan sistem berbasis darat yang menggunakan antena dan radar untuk mendeteksi kilat, para ahli telah mulai mengobservasinya dari sudut pandang yang sangat berbeda: satelit. Kedua flash pemecah rekor baru-baru ini diukur menggunakan teknologi yang disebut Geostationary Lightning Mapper, sebuah sensor yang ada pada dua satelit yang mengorbit Bumi, yang memberikan gambaran luas tentang sistem badai di bawah ini.
"Sistem itu merespons cahaya yang dipancarkan dari puncak awan, jadi kami melihat cahaya dari kilat menyala dan kemudian dapat memetakannya, hampir di seluruh belahan bumi ini," kata MacGorman.
Dikombinasikan dengan data dari sistem berbasis darat yang disebut Lightning Mapping Array, data satelit visual resolusi tinggi ini melukiskan gambaran besarnya kilatan petir pada Oktober 2017.
Namun, kita masih dalam kegelapan tentang bagaimana iluminasi listrik besar ini tumbuh begitu lama. Para peneliti percaya bahwa ukuran awan adalah salah satu faktor, karena semakin besar sistem cloud, semakin besar potensi terjadinya kilatan petir di dalamnya. Juga diperlukan, MacGorman menambahkan, adalah "proses mesoscale tertentu - aliran angin skala besar yang memungkinkan sistem itu untuk diikat bersama untuk bertahan lama."
Jadi dengan panggung yang ditentukan oleh awan monster ini, apa yang sebenarnya terjadi di dalamnya? "Megaflash ini tampaknya seperti urutan pembuangan yang terus-menerus dalam suksesi yang sangat dekat," kata Christopher Emersic, seorang peneliti yang mempelajari elektrifikasi badai di University of Manchester, di Inggris.
Dia berhipotesis bahwa jika sistem cloud sangat terisi daya di wilayah yang luas, serangkaian pembuangan dapat menyebar melalui itu seperti garis domino yang jatuh. "Jika semua domino diatur tanpa celah terlalu besar, satu memicu yang lain dalam serangkaian besar jatuhan. Kalau tidak, 'gagal' dan, dalam hal ini, Anda hanya akan mendapatkan peristiwa petir spasial yang lebih kecil daripada megaflash," Emersic memberi tahu Live Science.
Semakin besar awan induk, semakin banyak peluang untuk debit untuk terus menyebar. "Karena itu mengapa megaflash bisa, pada prinsipnya, sebesar awan induk, jika struktur muatannya kondusif," kata Emersic.
Itu juga berarti ada kemungkinan flash yang lebih besar di luar sana daripada yang telah kita lihat. "Badai bisa menjadi lebih besar dari," kata MacGorman.
Dengan kata lain, kita masih tidak tahu persis seberapa besar petir terbesar itu.
Terlepas dari gambar apokaliptik yang mereka lukis, megaflash tidak selalu lebih berbahaya daripada kilat biasa: "Lampu kilat yang luas tidak selalu berarti ia membawa lebih banyak energi," jelas Emersic.
Yang mengatakan, karena sistem cloud dari mana mereka berasal begitu luas, serangan megaflash bisa sulit diprediksi.
"Peristiwa semacam itu sering dapat menyebabkan serangan darat jauh dari aktivitas petir utama di inti konvektif," kata Emersic. "Seseorang di tanah bisa mengira badai telah berlalu, tetapi terperanjat oleh salah satu dari pelepasan spasial yang luas ini yang tampaknya entah dari mana."
Mungkin juga bahwa di dunia yang memanas, mungkin ada peningkatan dalam jenis badai yang menimbulkan megaflash, kata Emersic. "Dan secara tidak langsung, itu dapat membuat kondisi lebih memungkinkan, sehingga meningkatkan frekuensi mereka."
Untuk saat ini, megaflash tidak begitu umum: MacGorman memperkirakan bahwa mereka hanya membuat sekitar 1% dari kilatan kilat secara keseluruhan. Namun demikian, peneliti seperti dia akan pergi berburu - dan tidak diragukan lagi menemukan - raksasa bahkan lebih besar bagi kita untuk kagum.
