Вчені розшифровують таємницю утворення блискавок з хмар

Через понад 270 років після того, як Бенджамін Франклін відкрив зв'язок між блискавкою та електрикою, найбільша загадка утворення блискавки з грозових хмар нарешті розгадана.

Блискавка може виникнути не так, як ми колись думали - Фото: ШІ

Нове революційне відкриття в галузі фізики атмосфери свідчить про те, що блискавка є не просто результатом звичайних гроз. Натомість, в атмосфері може діяти потужна ланцюгова реакція, подібна до ефекту «пінболу», яка може бути ключем до виникнення блискавки.

Хоча блискавка — це знайоме явище, яке може нагрівати повітря до 27 000 градусів Цельсія, що в п'ять разів перевищує температуру поверхні Сонця, вчені ще не до кінця зрозуміли процес її виникнення в хмарах.

У новій публікації в Американському геофізичному союзі міжнародна дослідницька група під керівництвом професора Віктора Паско та аспіранта Заїда Первеза (Університет штату Пенсильванія, США) вперше надала точне та кількісне пояснення цього явища.

«Наше відкриття дає перше чітке, вимірюване пояснення того, як блискавки виникають у природі», – сказав Паско. «Воно пов’язує елементи від рентгенівських променів та електричних полів з фізикою «електронних лавин»».

За словами дослідницької групи, процес виникнення блискавки схожий на невидимий пінбольний автомат усередині грозової хмари. Зокрема, надзвичайно сильні електричні поля в грозовій хмарі прискорюють вільні електрони, змушуючи їх сильно зіткнутися з молекулами газу, такими як азот і кисень.

Ці зіткнення породжують рентгенівське випромінювання та фотони високої енергії, які є основними компонентами світла. Ці фотони потім вивільняють нові електрони через фотоелектричний ефект, створюючи ланцюгову реакцію, відому як «релятивістська електронна лавина».

Коли цей процес досягає певного рівня, утворюється блискавка.

Не зупиняючись на поясненні звичайної блискавки, дослідницька група також розширила розуміння більш невловимого явища: «чорної блискавки» або земного гамма-спалаху.

Це високоенергетичні рентгенівські спалахи, але вони не супроводжуються світлом чи радіохвилями, що робить їх майже «невидимими» для неозброєного ока та метеорологічного радара.

Ґрунтуючись на детальному фізичному моделюванні, команда дослідників припускає, що за певних умов високоенергетичні рентгенівські промені, що утворюються електронними лавинами, можуть продовжувати створювати нові електрони завдяки фотоелектричному ефекту в повітрі. Цей процес відбувається дуже швидко, утворюючи потужну самопідсилювальну ланцюгову реакцію, але не випромінює помітного світла чи чіткого радіосигналу.

Це пояснює явище, яке роками спантеличує вчених: чому деякі хмарні області, навіть якщо вони здаються дуже темними та спокійними, можуть виробляти гамма-промені високої енергії.

Це відкриття не лише розгадує одну з найдавніших загадок метеорології, але й відкриває шлях до важливих застосувань: точніших попереджень про блискавки в майбутньому, кращого розуміння впливу блискавок на літаки та супутники, а також подальшого вдосконалення моделей прогнозування екстремальних погодних умов в умовах зміни клімату.

Повернутися до теми

МІНЬ ХАЙ

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