Zagadka stulecia rozwiązana: Skąd biorą się pioruny?

(Dan Tri) - Błyskawice to zjawisko, które zwykle pojawia się na niebie podczas burzy, ale ich pochodzenie od wieków stanowi zagadkę dla naukowców.

Piorun może być bardzo długi. Obecny rekord należy do pioruna, który w 2017 roku rozciągnął się od Teksasu do Kansas i mierzył 829 km (520 mil) (zdjęcie: Getty).

Od wieków pioruny są tajemniczym zjawiskiem naturalnym, objaśnianym przez legendy mitologiczne.

Chociaż współczesna nauka ustaliła, że ​​piorun to potężny prąd elektryczny, który przemieszcza się w powietrzu, jego głębokie pochodzenie pozostaje wielkim pytaniem.

Teraz międzynarodowy zespół naukowców pod przewodnictwem Penn State University (USA) opublikował odpowiedź, ujawniając skomplikowany i cichy łańcuch reakcji, który ma miejsce wewnątrz chmury zanim pojawi się faktyczne błyskawica.

Według nowego badania opublikowanego w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Atmospheres piorun nie jest nagłym wyładowaniem elektrycznym.

Zamiast tego proces zaczyna się od promieniowania kosmicznego – wysokoenergetycznych cząstek z kosmosu, które zderzają się z ziemską atmosferą.

Gdy promienie te przechodzą przez chmurę burzową, wytwarzają szybko poruszające się elektrony. W silnym polu elektrycznym chmury (powstałym w wyniku zderzeń między cząsteczkami lodu i wody) elektrony te są dodatkowo przyspieszane, zderzając się z cząsteczkami powietrza, takimi jak azot i tlen, generując promieniowanie rentgenowskie i fotony o wysokiej energii.

Proces ten porównano do „lawiny ziaren”, w której pierwsze ziarno powoduje powstanie serii nowych ziaren, co ostatecznie prowadzi do powstania pioruna.

Co niezwykłe, cała ta reakcja odbywa się bez światła czy grzmotów, przez co ludzie nie są niczego świadomi aż do momentu uderzenia pioruna.

Za piorunami wciąż kryją się niewyjaśnione tajemnice (zdjęcie: Getty).

„Po raz pierwszy dysponujemy w pełni ilościowym modelem, który wyjaśnia, w jaki sposób powstają pioruny w naturze, łącząc promienie rentgenowskie, elektrony i pola elektryczne w chmurach” – powiedział kierownik badań, profesor Victor Pasko.

Aby przetestować tę hipotezę, zespół wykorzystał symulacje komputerowe połączone z rzeczywistymi danymi pochodzącymi z satelitów, czujników naziemnych i specjalistycznych samolotów.

Wyniki pokazały, że model idealnie pasuje do obserwacji terenowych, zwłaszcza w przypadku ziemskich rozbłysków gamma – potężnych wyładowań promieniowania, które często pojawiają się podczas burz, ale którym nie towarzyszą grzmoty ani błyskawice.

Wyjaśnia to, dlaczego zdarzają się „uderzenia piorunów” bez błysku, gdyż reakcje zachodzą w bardzo małych objętościach, wytwarzając czasami jedynie słabe promienie rentgenowskie, niewidoczne gołym okiem i niesłyszalne dla ludzkiego ucha.

Model ten, który zespół nazwał „Wyładowaniem ze Sprzężeniem Zwrotnym Fotoelektrycznym”, został opublikowany po raz pierwszy w 2023 roku i został już zweryfikowany.

Odkrycie to nie tylko rzuca światło na znane zjawisko naturalne, ale także otwiera nowe kierunki badań nad wpływem wszechświata na klimat Ziemi, a także nad interakcjami między cząstkami elementarnymi i naturalnym środowiskiem elektromagnetycznym.

To ważny krok naprzód, który może znaleźć zastosowanie w prognozowaniu pogody, ostrzeganiu przed katastrofami i zapewnianiu bezpieczeństwa lotniczego.

Źródło: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-an-the-ki-duoc-giai-dap-set-hinh-thanh-do-dau-20250807081406642.htm