|
Что происходит непосредственно перед ударом молнии
|
|
|
|
Ученые говорят, что они наконец-то разгадали тайну, стоящую за тем, что происходит непосредственно перед ударом молнии. Хотя знаменитый изобретатель и отец-основатель США Бенджамин Франклин обнаружил связь между молнией и электричеством еще в 1752 году, более 270 лет спустя эксперты все еще не до конца понимали, как происходит переход от облака к земле.
|
|
|
|
“Наши результаты дают первое точное количественное объяснение того, как молния возникает в природе", - сказал Виктор Пасько, профессор электротехники в Школе электротехники и компьютерных наук штата Пенсильвания, в заявлении, анонсирующем результаты исследования. "Это связывает воедино рентгеновские лучи, электрические поля и физику электронных лавин".
|
|
|
|
Итак, что же происходит с атмосферными процессами, которые запускают гигантские электрические разряды, способные нагреть воздух до температуры, в пять раз превышающей температуру поверхности Солнца?
|
|
|
|
По словам Пасько и его команды, мощная цепная реакция работает аналогично невидимому автомату для игры в пинбол. Внутри грозовых облаков сильные электрические поля ускоряют электроны, которые сталкиваются с молекулами, такими как азот и кислород. В результате этих реакций образуется электромагнитное излучение, обычно известное как рентгеновские лучи, а также еще большее количество электронов и фотонов с высокой энергией. Фотоны - это элементарные частицы, из которых состоит свет. После этого рождаются молнии.
|
|
|
|
|
|
|
Ученые-атмосферники знали, как заряженные частицы реагируют внутри облаков. Протоны поднимаются, а электроны опускаются к земле, в результате чего на поверхности земли образуется положительный электрический заряд. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, когда этот положительный заряд “тянется” к приближающемуся отрицательному заряду и каналы соединяются, происходит электрическая передача, которую мы наблюдаем как молнию.
|
|
|
|
Чтобы прийти к этим новым выводам, международные авторы использовали математическое моделирование, имитирующее физические условия, в которых может возникнуть разряд молнии.
|
|
|
|
“Мы объяснили, как происходят фотоэлектрические события, какие условия должны быть в грозовых облаках, чтобы инициировать каскад электронов, и что является причиной широкого спектра радиосигналов, которые мы наблюдаем в облаках перед ударом молнии”, - сказал Заид Первез, докторант кафедры электротехники. “Чтобы подтвердить наше объяснение возникновения молнии, я сравнил наши результаты с предыдущим моделированием, наблюдениями и моей собственной работой по типу молний, называемому компактными межоблачными разрядами, которые обычно возникают в небольших локализованных областях грозовых облаков”.
|
|
|
|
Они также попытались объяснить наблюдения так называемой “темной молнии” или земной гамма-вспышки.
|
|
|
|
Невидимые рентгеновские всплески состоят из вспышек, которые образуются в нашей атмосфере. Они часто происходят без вспышек света и радиовсплесков, которые являются привычными признаками молний во время штормовой погоды. Исследователи хотели знать, почему.
|
|
|
|
“В нашем моделировании рентгеновские лучи высокой энергии, создаваемые релятивистскими электронными лавинами, генерируют новые затравочные электроны, приводимые в движение фотоэффектом в воздухе, быстро усиливая эти лавины”, - сказал Пасько.
|
|
|
|
“Помимо того, что эта безудержная цепная реакция производится в очень компактных объемах, она может протекать с очень разной интенсивностью, часто приводя к обнаруживаемым уровням рентгеновского излучения и сопровождаясь очень слабым оптическим и радиоизлучением. Это объясняет, почему эти вспышки гамма-излучения могут возникать в областях-источниках, которые кажутся оптически тусклыми и радиомолчащими”.
|
|
|
|
Источник
|
