Blixt har studerats i århundraden, men det finns fortfarande mycket oklart i deras natur. Hur en urladdning i ett moln härstammar, vad är kulblixten, varför gamma quanta släpps ut under åskväder - dessa frågor har ännu inte besvarats. RIA Novosti talar om den senaste forskningen inom atmosfärisk elektricitet.
"Blixten är en elektrisk urladdning som rör sig i atmosfären längs en tunn varm plasmakanal - ledaren - från moln till jorden, mellan moln eller stiger från höga byggnader," säger Alexander Kostinsky, doktorsexamen i fysik och matematik, biträdande chef för MIEM uppkallad efter RIA Novosti. … A. N. Tikhonova, deltagare i det internationella projektet "Blixten och deras manifestationer", med stöd av ministeriet för utbildning och vetenskap och Russian Science Foundation.
Ett moln behövs för att blixt ska uppstå. Den stiger upp, den expanderar, svalnar, små droppar vatten, snöflingor, hagel och många andra partiklar av olika storlekar bildas i den, som kallas hydrometeorer. I själva verket bildas en aerosol inuti molnet, dess partiklar gnider mot varandra och får laddningar av olika tecken.
Efter fuktkondensation värms molnet upp lite och stiger högre och drar in den omgivande luften. Det är därför som åskväder åtföljs av ökade vindar. Inuti molnet läggs lager av positiva och negativt laddade partiklar, regn faller, intra-moln utsläpp börjar, några av dem når marken.
Spriten uppträder i den övre atmosfären efter ett starkt blixtnedslag i marken.
Blixtkanalen leder en stark elektrisk ström tack vare plasma - en mycket joniserad gas. Höghastighetskamerafotografierna visar att blixtledaren förgrenar sig när den rör sig. När han kommer närmare marken, från höjdpunkter - skyskrapor, TV-torn - rusar stigande ledare mot honom. En kraftfull ström flyter genom den anslutna kanalen med en hastighet som endast är flera gånger lägre än ljusets hastighet. Det är denna blixt som vi ser när vi slås av blixt.
”Vi ser blixtnedslag när det är stort, energiskt, ställer eld, dödar djur, inaktiverar utrustning. Men ögonblicket för sitt ursprung i molnet har förblivit ett av de viktigaste vetenskapliga mysterierna i hundra år nu, fortsätter forskaren.
Det finns många hypoteser på denna poäng, som är mycket komplexa och förklarar inte alla observerade fenomen. Mätt: För att bryta igenom bara en centimeter luft krävs en spänning på 30 000 volt. Det betyder att det måste finnas mycket starka elektriska fält i molnet, men mätningar ger flera gånger lägre värden.
Kampanjvideo:
”Varje sekund slår omkring hundra blixtar marken, och ingen vet hur de härstammar. Dessutom visar fysiska mätningar att de inte borde bildas i molnen,”konstaterar Kostinsky.
Time-lapse fotografering av blixtnedslag.
Ball blixt
Ett separat pussel är kulblixten. Tusentals bevis på det från olika historiska epokar är kända, forskare har till och med experimentellt fått "sfäriska plasmaformationer" i laboratoriet, men det är inte möjligt att bevisa att detta är det naturliga fenomenet som studeras. Huvudfrågan (förutom kärnbildning) är varför en laddad plasmaskropp finns i atmosfären så länge - sekunder och minuter. I teorin, utan extern matning, borde den svalna i tusendels sekund och förlora konduktiviteten.
Vissa forskare antog att kulblixten var en optisk effekt, men för flera år sedan filmade kinesiska forskare en bollglöd under blixtnedslag, som varade i nästan en sekund, på en höghastighetskamera med en optisk spektrometer. Detta klargjorde lite om fenomenets natur, men bekräftade dess verklighet.
Fler mysterier
1989, tack vare satelliter, upptäcktes en helt ny typ av atmosfärisk elektricitet - sprites. De uppstår på en höjd av 70-85 kilometer i det elektriska fältet, som bildas efter en stark blixtnedslag i marken, när molnens nedre del släpps ut. Från rymden såg vi blå strålar och jättestrålar - elektriska urladdningar med stor längd. De kommer från toppen av åskmoln och når en höjd av 90 kilometer.
Jet - urladdning som går från molnet till en höjd av upp till 90 kilometer. Mauna Kea-observatorium, Hawaii.
1991 registrerade amerikanska satelliter utbrott av gammastrålar, det vill säga hårda röntgenstrålar, under åskväder. Dessa uppgifter klassificerades omedelbart och beslutade att markkärnkraftsprov genomfördes någonstans. Tre år senare, efter att ha kontrollerat att strålningskällan var åskväder, publicerades resultaten av observationerna.
”Sådana energikvanta kommer sällan till jorden, till och med från solfällningar. Det visar sig att molnet fungerar som en accelerator för elementära partiklar, nämligen elektroner och kanske positroner. Det här området kallas atmosfärisk högenergifysik, säger Alexander Kostinsky.
På 2000-talet visade det sig att inne i molnet på en tio kilometer höjd bildas källor till radioutsläpp som är mycket kraftigare än de som följer med blixtnedslag. De varar bara några få mikrosekunder. De kallades kompakta intracloud-urladdningar. Det finns ingen allmänt accepterad teori för deras utseende ännu.
Intresset för elektriska urladdningar i atmosfären hos andra planeter i solsystemet är fortfarande obefintligt. Bilder av åskväder på Jupiter och Saturnus erhölls, observationer i radioområdet visade utsläpp på Uranus och Neptun. Frågan med Venus är fortfarande öppen. Men det finns ingen åskväder på Mars och Titan.
Enligt Kostinsky upplever nu blixtens vetenskap en riktig boom. Åskväder och blixtar är ju farliga, förstörande naturfenomen. Dessutom står forskare inför praktiska uppgifter - att skydda människor och djur från atmosfäriska utsläpp, strukturer, väderkvarnar, flygplan.
Blixtnedladdningar i atmosfären på Jupiters natt sida. Galileo Orbiter, 1998.
Tatiana Pichugina
