Ilmuwan mengungkap misteri terbentuknya petir dari awan

Lebih dari 270 tahun setelah Benjamin Franklin menemukan hubungan antara petir dan listrik, misteri terbesar tentang bagaimana petir terbentuk dari badai petir akhirnya terpecahkan.

Petir mungkin tidak berasal dari apa yang kita duga - Foto: AI

Sebuah penemuan baru yang inovatif dalam fisika atmosfer menunjukkan bahwa petir bukan sekadar hasil dari badai petir biasa. Sebaliknya, reaksi berantai yang dahsyat, mirip dengan efek "mesin pinball", mungkin terjadi di atmosfer, yang bisa menjadi kunci pemicu petir.

Meskipun petir merupakan fenomena yang sudah dikenal, yang dapat memanaskan udara hingga 27.000 derajat Celsius, lima kali suhu permukaan Matahari, para ilmuwan belum sepenuhnya memahami proses inisiasinya dari dalam awan.

Dalam publikasi baru di American Geophysical Union , tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Profesor Victor Pasko dan mahasiswa PhD Zaid Pervez (Penn State University, AS) untuk pertama kalinya memberikan penjelasan yang tepat dan kuantitatif untuk fenomena ini.

"Penemuan kami memberikan penjelasan pertama yang jelas dan terukur tentang bagaimana petir bermula di alam," kata Pasko. "Penemuan ini menghubungkan titik-titik antara sinar-X dan medan listrik dengan fisika 'longsoran elektron'."

Menurut tim peneliti, proses inisiasi petir mirip dengan mesin pinball tak kasat mata di dalam awan petir. Medan listrik yang sangat kuat di dalam awan petir mempercepat elektron bebas, menyebabkannya bertabrakan hebat dengan molekul gas seperti nitrogen dan oksigen.

Tumbukan ini menghasilkan sinar-X dan foton berenergi tinggi, yang merupakan komponen dasar cahaya. Foton-foton ini kemudian melepaskan elektron baru melalui efek fotolistrik, menciptakan reaksi berantai yang dikenal sebagai "longsoran elektron relativistik".

Ketika proses ini mencapai tingkat tertentu, petir terbentuk.

Tidak berhenti pada penjelasan tentang petir biasa, tim peneliti juga memperluas pemahaman mereka tentang fenomena yang lebih sulit dipahami: "petir hitam" atau kilatan sinar gamma terestrial.

Ini adalah semburan sinar-X berenergi tinggi tetapi tidak disertai oleh cahaya atau gelombang radio, yang membuatnya hampir "tidak terlihat" oleh mata telanjang dan radar cuaca.

Berdasarkan simulasi fisik yang detail, tim ini menunjukkan bahwa dalam kondisi yang tepat, sinar-X berenergi tinggi yang dihasilkan oleh longsoran elektron dapat terus menciptakan elektron baru melalui efek fotolistrik di udara. Proses ini berlangsung sangat cepat, membentuk reaksi berantai yang kuat dan dapat memperkuat diri sendiri, tetapi tidak memancarkan cahaya yang jelas atau sinyal radio yang jelas.

Ini menjelaskan fenomena yang telah membingungkan para ilmuwan selama bertahun-tahun: mengapa beberapa wilayah awan, meskipun tampak sangat gelap dan tenang, dapat menghasilkan sinar gamma berenergi tinggi.

Penemuan ini tidak hanya memecahkan salah satu misteri tertua dalam meteorologi, tetapi juga membuka jalan bagi berbagai aplikasi penting: peringatan petir yang lebih akurat di masa mendatang, pemahaman yang lebih baik tentang dampak petir terhadap pesawat dan satelit, serta dapat meningkatkan model prediksi cuaca ekstrem dalam menghadapi perubahan iklim.

Kembali ke topik

MINH HAI

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