Forskare avklarar mysteriet med blixtar som bildas från moln

Mer än 270 år efter att Benjamin Franklin upptäckte sambandet mellan blixtar och elektricitet har det största mysteriet om hur blixtar bildas från åskvädermoln äntligen lösts.

Blixten kanske inte härstammar från vad vi en gång trodde - Foto: AI

En banbrytande ny upptäckt inom atmosfärsfysiken tyder på att blixtar inte bara är resultatet av vanliga åskväder. Istället kan en kraftfull kedjereaktion, liknande en "flipperspelseffekt", vara på gång i atmosfären, vilket skulle kunna vara nyckeln till att utlösa blixtar.

Även om blixtar är ett välkänt fenomen, som kan värma upp luften till upp till 27 000 grader Celsius, fem gånger temperaturen på solens yta, har forskare ännu inte helt förstått dess initieringsprocess inifrån molnen.

I en ny publikation i American Geophysical Union har ett internationellt forskarteam lett av professor Victor Pasko och doktoranden Zaid Pervez (Penn State University, USA) för första gången gett en precis och kvantitativ förklaring till detta fenomen.

"Vår upptäckt ger den första tydliga, mätbara förklaringen till hur blixtar uppstår i naturen", sa Pasko. "Den kopplar samman element från röntgenstrålar och elektriska fält med fysiken bakom 'elektronlaviner'."

Enligt forskargruppen liknar processen för blixtinitiering den hos ett osynligt flipperspel inuti ett åskmoln. Mer specifikt accelererar de extremt starka elektriska fälten i åskmolnet fria elektroner, vilket får dem att kollidera våldsamt med gasmolekyler som kväve och syre.

Dessa kollisioner producerar röntgenstrålar och högenergifotoner, vilka är de grundläggande komponenterna i ljus. Dessa fotoner frigör sedan nya elektroner genom den fotoelektriska effekten, vilket skapar en kedjereaktion som kallas en "relativistisk elektronlavin".

När denna process når en viss nivå bildas blixtnedslag.

Forskargruppen stannade inte vid att förklara vanlig blixt, utan utökade också förståelsen av ett mer svårfångat fenomen: "svart blixt" eller markbunden gammastrålningsblixt.

Dessa är högenergiska röntgenblixtar men åtföljs inte av ljus- eller radiovågor, vilket gör dem nästan "osynliga" för blotta ögat och väderradar.

Baserat på detaljerade fysikaliska simuleringar föreslår teamet att de högenergetiska röntgenstrålar som produceras av elektronlaviner under rätt förhållanden kan fortsätta att skapa nya elektroner genom den fotoelektriska effekten i luften. Denna process sker mycket snabbt och bildar en kraftfull självförstärkande kedjereaktion, men avger inte tydligt ljus eller en distinkt radiosignal.

Detta förklarar ett fenomen som har förbryllat forskare i åratal: varför vissa molnregioner, trots att de verkar mycket mörka och lugna, kan producera högenergiska gammastrålar.

Upptäckten löser inte bara ett av meteorologins äldsta mysterier, utan öppnar också dörren för viktiga tillämpningar: mer exakta blixtvarningar i framtiden, en bättre förståelse av blixtens inverkan på flygplan och satelliter, och ytterligare förbättringar av modeller för extrema väderprognoser inför klimatförändringarna.

Tillbaka till ämnet

MINH HAI

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