A tudósok megfejtették a felhőkből kirajzolódó villámok rejtélyét

Több mint 270 évvel azután, hogy Benjamin Franklin felfedezte a villámlás és az elektromosság közötti kapcsolatot, végre megoldódott a legnagyobb rejtély, hogy hogyan keletkeznek villámok a zivatarokból.

A villámlás talán nem abból ered, amit gondoltunk - Fotó: AI

Egy áttörést jelentő új felfedezés a légkörfizikában azt sugallja, hogy a villámlás nem csupán egy egyszerű zivatar eredménye. Ehelyett egy erőteljes láncreakció, hasonlóan a „flippergép” hatásához, működhet a légkörben, ami kulcsfontosságú lehet a villámlás kiváltásában.

Bár a villámlás egy ismerős jelenség, amely akár 27 000 Celsius-fokra is felmelegítheti a levegőt, ami ötszöröse a Nap felszíni hőmérsékletének, a tudósok még nem teljesen értették a felhőkben bekövetkező keletkezési folyamatát.

Az Amerikai Geofizikai Unióban megjelent új publikációban egy Victor Pasko professzor és Zaid Pervez PhD-hallgató (Penn State University, USA) vezette nemzetközi kutatócsoport első alkalommal adott pontos és kvantitatív magyarázatot erre a jelenségre.

„Felfedezésünk az első világos, mérhető magyarázatot adja arra, hogyan keletkezik a villám a természetben” – mondta Pasko. „Összeköti a röntgensugarak és az elektromos mezők közötti pontokat az „elektronlavinák” fizikájával.”

A kutatócsoport szerint a villámlás folyamata hasonló egy láthatatlan flippergéphez egy zivatarfelhőben. Konkrétan a zivatarfelhőben lévő rendkívül erős elektromos mezők felgyorsítják a szabad elektronokat, aminek következtében azok hevesen ütköznek gázmolekulákkal, például nitrogénnel és oxigénnel.

Ezek az ütközések röntgensugarakat és nagy energiájú fotonokat hoznak létre, amelyek a fény alapvető alkotóelemei. Ezek a fotonok ezután új elektronokat szabadítanak fel a fotoelektromos hatás révén, létrehozva egy láncreakciót, amelyet „relativisztikus elektronlavinának” neveznek.

Amikor ez a folyamat elér egy bizonyos szintet, villámlás keletkezik.

A kutatócsoport nem állt meg a közönséges villámok magyarázatánál, hanem egy nehezebben megfogható jelenség, a „fekete villám” vagy földi gammavillanás megértését is kiterjesztette.

Ezek nagy energiájú röntgenkitörések, de nem kísérik őket fény vagy rádióhullámok, ami miatt szinte "láthatatlanok" szabad szemmel és időjárási radarral.

Részletes fizikai szimulációk alapján a csapat a következőket feltételezi: Megfelelő körülmények között az elektronlavina által keltett nagy energiájú röntgensugarak a levegőben lévő fotoelektromos hatás révén továbbra is új elektronokat hozhatnak létre. Ez a folyamat nagyon gyorsan lezajlik, egy erőteljes önerősítő láncreakciót hozva létre, de nem bocsát ki látható fényt vagy különálló rádiójelet.

Ez megmagyaráz egy jelenséget, amely évek óta foglalkoztatja a tudósokat: miért képesek egyes felhőterületek, annak ellenére, hogy nagyon sötétnek és nyugodtnak tűnnek, nagy energiájú gammasugarakat kibocsátani.

A felfedezés nemcsak a meteorológia egyik legrégebbi rejtélyét oldja meg, hanem fontos alkalmazások előtt is utat nyit: pontosabb villámjelzéseket a jövőben, a villámlás repülőgépekre és műholdakra gyakorolt ​​hatásának jobb megértését, és tovább javíthatja a klímaváltozás közepette a szélsőséges időjárás előrejelzésére szolgáló modelleket.

Vissza a témához

MINH HAI

Forrás: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm