Мълниите са изучени от векове, но все още има много неясноти в тяхната природа. Как възниква изпускане в облак, какво е кълбовидна мълния, защо гама кванти се излъчват по време на гръмотевична буря - на тези въпроси все още не е даден отговор. РИА Новости говори за най-актуалните изследвания в областта на атмосферното електричество.
„Светкавиците са електрически разряд, който се движи в атмосферата по тънък горещ плазмен канал - лидерът - от облак на земята, между облаци или издигащ се от високи сгради“, казва Александър Костински, доктор по физика и математика, заместник-директор на MIEM, наречен на … А. Н. Тихонова, участник в международния проект „Светкавици и техните прояви“, подкрепен от Министерството на образованието и науката и Руската научна фондация.
Необходим е облак, за да се появи мълния. Издигайки се, тя се разширява, охлажда се, в нея се образуват малки капки вода, снежинки, градушка и много други частици с различни размери, които се наричат хидрометеори. Всъщност в облака се образува аерозол, частиците му се търкат една върху друга и придобиват заряди от различни признаци.
След кондензация на влага облакът се загрява малко и се издига по-високо, привличайки се в околния въздух. Ето защо гръмотевичните бури са придружени от засилени ветрове. Вътре в облака се добавят слоеве от положително и отрицателно заредени частици, вали дъжд, започват вътреоблачни зауствания, някои от тях достигат до земята.
Спрайтът се появява в горната атмосфера след силно изхвърляне на мълния в земята.
Канала на мълнията провежда силен електрически ток благодарение на плазмата - силно йонизиран газ. Снимките на високоскоростните камери показват, че лидерът на мълния се разклонява, докато се движи. Когато се приближава до земята, от високите точки - небостъргачи, телевизионни кули - изгряващи водачи се втурват към него. Могъщ ток тече през свързания канал със скорост само няколко пъти по-ниска от скоростта на светлината. Именно тази светкавица виждаме при удара от мълния.
„Ние наблюдаваме мълния, когато тя е голяма, енергична, подпалва пожари, убива животни, деактивира оборудване. Но моментът на възникването му в облака остава една от основните научни мистерии вече сто години “, продължава ученият.
Има много хипотези за тази оценка, които са много сложни и не обясняват всички наблюдавани явления. Измервано: За да пробиете само един сантиметър въздух, е необходимо напрежение от тридесет хиляди волта. Това означава, че в облака трябва да има много силни електрически полета, но измерванията дават няколко пъти по-ниски стойности.
Промоционално видео:
„Всяка секунда около сто мълнии удря земята и никой не знае как произхождат. Освен това физическите измервания показват, че те не трябва да се образуват в облаците “, отбелязва Костински.
Снимане във времето на светкавични удари.
Кълбовидна мълния
Отделен пъзел е кълбовидна мълния. Известни са хиляди доказателства за това от различни исторически епохи, учените дори експериментално са получили „сферични плазмени образувания” в лабораторията, но не е възможно да се докаже, че това е естественият феномен, който се изследва. Основният въпрос (освен ядреното) е защо в атмосферата съществува толкова зареден плазмен съсирек - толкова секунди и минути. На теория, без външно подаване, той трябва да се охлади на хилядни от секундата, губейки проводимост.
Някои изследователи предположиха, че кълбовидната светкавица е оптичен ефект, но преди няколко години китайските учени заснеха топка по време на удари от мълния, продължила почти секунда, върху високоскоростна камера с оптичен спектрометър. Това изясни малко за същността на явлението, но потвърди неговата реалност.
Още мистерии
През 1989 г. благодарение на спътниците е открит напълно нов тип атмосферно електричество - спрайтове. Те възникват на височина от 70-85 километра в електрическото поле, което се образува след силен удар на мълния в земята, когато долната част на облака се зауства. От космоса видяхме сини струи и гигантски джетове - електрически разряди с голяма дължина. Те произхождат от върховете на гръмотевични вълни и достигат височина от 90 километра.
Jet - изпускане преминава от облака на височина до 90 километра. Обсерватория Мауна Кеа, Хавай.
През 1991 г. американските сателити регистрират изблици на гама-лъчи, тоест твърди рентгенови лъчи, по време на гръмотевични бури. Тези данни бяха незабавно класифицирани и решиха, че някъде се извършват наземни ядрени изпитания. Три години по-късно, след като се увери, че източникът на радиация са гръмотевични бури, резултатите от наблюденията са публикувани.
„Такива кванти на енергия рядко идват на Земята, дори от слънчеви пламъци. Оказва се, че облакът действа като ускорител на елементарни частици, а именно електрони и, може би, позитрони. Тази област се нарича атмосферна физика с висока енергия”, казва Александър Костински.
През 2000-те се оказа, че вътре в облака на височина около десет километра се образуват източници на радиоизлъчване, които са много по-мощни от тези, съпътстващи мълния. Те издържат само няколко микросекунди. Те бяха наречени компактни вътреслокови зауствания. Все още няма общоприета теория за появата им.
Интересът към електрическите заряди в атмосферата на други планети на Слънчевата система все още не е намалял. Получени са изображения на гръмотевични бури на Юпитер и Сатурн, наблюденията в радио диапазона показват изхвърляне на Уран и Нептун. Въпросът с Венера все още е отворен. Но на Марс и Титан няма гръмотевична буря.
Според Костински науката за мълнията сега преживява истински бум. В края на краищата гръмотевичните бури и мълниите са много опасни, разрушителни природни явления. Освен това учените са изправени пред практически задачи - да предпазят хората и животните от атмосферни заряди, конструкции, вятърни мелници, самолети.
Светкавици се изхвърлят в атмосферата от нощната страна на Юпитер. Galileo Orbiter, 1998.
Татяна Пичугина
