Ученые разгадывают тайну образования молний из облаков

Спустя более 270 лет после того, как Бенджамин Франклин открыл связь между молнией и электричеством, наконец-то была разгадана самая большая загадка образования молнии из грозовых облаков.

Молнии могут иметь совсем другое происхождение, чем мы когда-то считали. Фото: AI

Новое революционное открытие в области физики атмосферы предполагает, что молнии — это не просто результат обычных гроз. В атмосфере может происходить мощная цепная реакция, подобная эффекту «игрового автомата», которая может быть ключом к возникновению молний.

Хотя молния — известное явление, способное нагревать воздух до 27 000 градусов по Цельсию, что в пять раз превышает температуру поверхности Солнца, ученые пока не до конца поняли процесс ее зарождения внутри облаков.

В новой публикации в Американском геофизическом союзе международная исследовательская группа под руководством профессора Виктора Пасько и аспиранта Заида Первеза (Университет штата Пенсильвания, США) впервые дала точное и количественное объяснение этому явлению.

«Наше открытие даёт первое чёткое и измеримое объяснение того, как в природе возникают молнии», — сказал Пасько. «Оно связывает элементы рентгеновского излучения и электрических полей с физикой „электронных лавин“».

По словам исследовательской группы, процесс возникновения молнии похож на невидимый автомат для игры в пинбол внутри грозового облака. В частности, чрезвычайно сильные электрические поля в грозовом облаке ускоряют свободные электроны, заставляя их интенсивно сталкиваться с молекулами газа, такими как азот и кислород.

Эти столкновения порождают рентгеновское излучение и высокоэнергетические фотоны, которые являются основными компонентами света. Эти фотоны затем высвобождают новые электроны посредством фотоэлектрического эффекта, создавая цепную реакцию, известную как «релятивистская электронная лавина».

Когда этот процесс достигает определенного уровня, образуется молния.

Не останавливаясь на объяснении обычных молний, ​​исследовательская группа также расширила понимание более неуловимого явления: «черной молнии» или земной вспышки гамма-излучения.

Это высокоэнергетические рентгеновские всплески, не сопровождающиеся световыми или радиоволнами, что делает их практически «невидимыми» для невооруженного глаза и метеорадара.

Основываясь на детальном физическом моделировании, группа предполагает, что при определённых условиях высокоэнергетическое рентгеновское излучение, генерируемое электронными лавинами, может продолжать генерировать новые электроны посредством фотоэлектрического эффекта в воздухе. Этот процесс происходит очень быстро, формируя мощную самоусиливающуюся цепную реакцию, но не сопровождается явным излучением света или чётким радиосигналом.

Это объясняет явление, которое годами озадачивало ученых: почему некоторые облачные области, даже если они кажутся очень темными и спокойными, могут генерировать гамма-лучи высокой энергии.

Это открытие не только решает одну из старейших загадок метеорологии, но и открывает путь к важным приложениям: более точным предупреждениям о молниях в будущем, лучшему пониманию воздействия молний на самолеты и спутники, а также дальнейшему совершенствованию моделей прогнозирования экстремальных погодных явлений в условиях изменения климата.

Вернуться к теме

МИНЬ ХАЙ

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