Para saintis menyahkod misteri kilat yang terbentuk daripada awan

Lebih 270 tahun selepas Benjamin Franklin menemui kaitan antara kilat dan elektrik, misteri terbesar bagaimana kilat terbentuk daripada ribut petir akhirnya dapat diselesaikan.

Kilat mungkin tidak berasal dari apa yang kita fikirkan - Foto: AI

Penemuan baru dalam fizik atmosfera menunjukkan bahawa kilat bukan semata-mata hasil daripada ribut petir yang mudah. Sebaliknya, tindak balas berantai yang kuat, serupa dengan kesan "mesin pinball", mungkin berfungsi di atmosfera, yang boleh menjadi kunci untuk mencetuskan kilat.

Walaupun kilat adalah fenomena biasa, yang boleh memanaskan udara sehingga 27,000 darjah Celsius, lima kali ganda suhu permukaan Matahari, para saintis masih belum memahami sepenuhnya proses permulaannya dari dalam awan.

Dalam penerbitan baharu dalam American Geophysical Union , pasukan penyelidikan antarabangsa yang diketuai oleh Profesor Victor Pasko dan pelajar PhD Zaid Pervez (Penn State University, Amerika Syarikat) buat pertama kalinya telah memberikan penjelasan yang tepat dan kuantitatif untuk fenomena ini.

"Penemuan kami memberikan penjelasan pertama yang jelas dan boleh diukur tentang bagaimana kilat bermula di alam semula jadi," kata Pasko. "Ia menghubungkan titik-titik antara sinar-X dan medan elektrik kepada fizik 'avalanches elektron'."

Menurut pasukan penyelidik, proses permulaan kilat adalah serupa dengan mesin pinball yang tidak kelihatan di dalam awan petir. Secara khusus, medan elektrik yang sangat kuat dalam awan petir mempercepatkan elektron bebas, menyebabkan ia berlanggar dengan kuat dengan molekul gas seperti nitrogen dan oksigen.

Perlanggaran ini menghasilkan sinar-X dan foton bertenaga tinggi, yang merupakan komponen asas cahaya. Foton ini kemudiannya melepaskan elektron baru melalui kesan fotoelektrik, mewujudkan tindak balas berantai yang dikenali sebagai "avalanche elektron relativistik".

Apabila proses ini mencapai tahap tertentu, kilat terbentuk.

Tidak berhenti pada menerangkan kilat biasa, pasukan penyelidik juga mengembangkan pemahaman mereka tentang fenomena yang lebih sukar difahami: "kilat hitam" atau kilat sinar gamma darat.

Ini adalah letupan sinar-X bertenaga tinggi tetapi tidak disertai oleh cahaya atau gelombang radio, yang menjadikannya hampir "tidak kelihatan" dengan mata kasar dan radar cuaca.

Berdasarkan simulasi fizikal terperinci, pasukan mencadangkan bahawa: Di bawah keadaan yang betul, sinar-X bertenaga tinggi yang dihasilkan oleh runtuhan elektron boleh terus mencipta elektron baharu melalui kesan fotoelektrik di udara. Proses ini berlaku dengan sangat cepat, membentuk tindak balas rantai menguatkan diri yang kuat, tetapi tidak memancarkan cahaya yang jelas atau isyarat radio yang berbeza.

Ini menerangkan fenomena yang membingungkan saintis selama bertahun-tahun: mengapa sesetengah kawasan awan, walaupun kelihatan sangat gelap dan tenang, boleh menghasilkan sinar gama bertenaga tinggi.

Penemuan itu bukan sahaja menyelesaikan salah satu misteri tertua meteorologi, ia juga membuka jalan untuk aplikasi penting: amaran kilat yang lebih tepat pada masa hadapan, pemahaman yang lebih baik tentang kesan kilat pada pesawat dan satelit, dan boleh menambah baik lagi model untuk meramal 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