Хорошо известно, что молния – это электрический разряд, проходящий между облаками или ударяющий в землю. Однако, ученые до сих пор полностью не понимают процесс его образования.
В новой работе, опубликованной в Nature Communications, исследователи Лаборатории Ленгмюра в институте горного дела и технологий Нью-Мексико описали свои наблюдения за редким, но мощным типом молний, известным как узкий двуполярный импульс. Ученые обнаружили, что это явление вызывается ранее неизвестным типом разряда – быстрым положительным пробоем (БПП). Их выводы позволяют предположить, что аналогичный процесс приводит к образованию большинства или даже всех видов молний, появляющихся в грозу. Искры движутся на сверхвысокой скорости – порядка 10-100 млн. м./с, и вырабатывают мощное радиочастотное излучение (несколько МВт). Это делает явление одним из самых сильных природных источников РИ на земле.
Открытие удивило ученых, так как предыдущие симуляции показывали, что пробой молнии имеет отрицательный заряд. То есть, ток движется вверх по облаку к положительному участку. В данном случае молния направлена вниз.
«Невозможно симулировать условия грозы в современной лаборатории», — отмечает соавтор Уильям Рисон. – «Длина молнии может составлять несколько метров или даже километров. Ни одна лабораторная среда не рассчитана на такие масштабы. Теоретики пытались симулировать эти условия в компьютерных экспериментах, и наиболее правдоподобные результаты позволяли предположить, что искры появлялись благодаря релятивистским электронным лавинным процессам, относящимся к отрицательным пробоям. Наши опыты показали, что он имеет положительный заряд».
Выводы помогут ученым лучше понять, как облако генерирует ток, достаточно мощный для образования молнии. Имеющиеся измерения электрических полей, появляющихся в грозу, показывают, что они недостаточно сильные для инициализации явления. Обычно молния образуется, когда положительные и отрицательные заряды расходятся в разные части облаков. Такое разделение формирует вспышку, которая остается в небе или стремится к земле, ударяя в дерево, столб или другой высокий объект.
Как положительный, так и отрицательный пробои могут перемещать заряды, что активизирует поля на обоих концах облака. Но данные исследования показывают, что все зафиксированные вспышки происходили из-за БПП. На следующем этапе ученые хотят выяснить физическую природу возникновения положительного пробоя. Подобное явление наблюдается в спрайтах – вспышках, возникающих в верхних слоях атмосферы, где давление на несколько порядков ниже, чем в грозовых облаках. Сейчас ученые хотят измерить, как быстро позитивный пробой действует в них.
Источник: rsute.ru