Учени разкриха как се образуват мълниите

Професор Виктор Паско от университета на щата Пенсилвания и неговият екип представиха ново обяснение за образуването на мълнии.

В публикация в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, те описват как силните електрически полета в буреносните облаци ускоряват електрони.

Тези електрони се сблъскват с молекули азот и кислород, генерирайки рентгенови лъчи. И предизвикват поток от допълнителни електрони и високоенергийни фотони – „перфектната буря“ за раждането на мълния.

„Резултатите ни предоставят първото точно количествено обяснение за естественото възникване на мълниите“, споделя професор Паско.

„То свързва рентгеновите лъчи, електрическите полета и физиката на електронните лавини.“

Използвайки математическо моделиране, екипът потвърждава и обяснява наблюдения на фотоелектрични явления в земната атмосфера.

Тези явления се случват, когато релативистични електрони, генерирани от космически лъчи, се размножават в електрическите полета на буреносните облаци и излъчват кратки, високоенергийни фотонни импулси, известни като земни гама-изригвания.

„Демонстрирахме как електроните, ускорени от силните електрически полета, произвеждат рентгенови лъчи при сблъсък с молекули въздух (азот и кислород). Това създава електронна лавина, генерираща високоенергийни фотони, които стартират мълнията.“

Моделът е използван за сравнение на данни от наземни сензори, спътници и самолети с условията в симулираните буреностни облаци.

Учените обясняват как протичат фотоелектричните явления, какви условия са необходими и какво причинява широкия спектър радиосигнали, наблюдавани преди мълнията.

За да потвърди обяснението си, професор Паско е сравнил резултатите си с предишни симулации, наблюдения и собствената си работа върху компактни междуоблачни разряди.

Моделът, наречен „фотоелектричен разряд с обратна връзка“, симулира условията, благоприятстващи образуването на мълнии.

Уравненията от модела са публикувани в статията за ползване от други учени.

Освен механизма на мълниите, изследването обяснява и защо земните гама-изригвания често се появяват без светлинни и радиовълнови изригвания, характерни за бурите.

Високоенергийните рентгенови лъчи, създадени от релативистичните електронни лавини, генерират нови начални електрони чрез фотоелектричния ефект във въздуха, бързо усилвайки лавините.

Тази верижна реакция, протичаща в компактни обеми, може да варира по сила, често водейки до забележими нива на рентгеново лъчение, но със слабо оптично и радиоизлъчване. Това обяснява защо гама-изригванията могат да произлизат от оптически тъмни и радио-тихи области.