Молния — одно из самых загадочных и зрелищных явлений природы. Несмотря на то, что люди наблюдают её с древнейших времён, точный механизм её возникновения оставался неясным. Теперь исследователи из Университета штата Пенсильвания под руководством профессора Виктора Пасько представили первое полноценное физическое объяснение этого процесса.
🔬 Как рождается молния
Учёные выяснили, что в грозовых облаках возникают мощные электрические поля, которые разгоняют электроны до огромных скоростей. Сталкиваясь с молекулами азота и кислорода, электроны испускают рентгеновские лучи и запускают цепную реакцию — лавину новых электронов и фотонов. Именно эта реакция становится «спусковым крючком» для рождения молнии.
«Наши результаты дают первое точное количественное объяснение того, как возникают молнии в природе», — отмечает Пасько. «Мы связали воедино рентгеновское излучение, электрические поля и физику электронных лавин».
☁️ Модель, подтверждённая наблюдениями
Чтобы доказать гипотезу, команда использовала математическое моделирование и сравнила его с данными, собранными спутниками, наземными датчиками и высотными самолётами НАСА. Оказалось, что поведение электронов в моделях полностью совпадает с тем, что наблюдается в атмосфере.
Особое внимание исследователи уделили явлению земных гамма-вспышек — коротких выбросов рентгеновского излучения в грозовых облаках. Они часто проходят незаметно для глаз и не сопровождаются привычной молнией или громом. Теперь стало ясно, что именно они связаны с рождением электронных лавин, ведущих к молнии.
⚡ Почему молния бывает «невидимой»
Учёные также объяснили, почему некоторые вспышки гамма-излучения происходят без яркого света и радиоволн. В компактных областях грозовых облаков лавина электронов может быть очень интенсивной, но при этом не производить заметного свечения. Таким образом, источник кажется «радиомолчаливым», хотя внутри облака бушует настоящая электрическая буря.
🌍 Международное сотрудничество
В работе приняли участие специалисты из Франции, Чехии, Дании и США. Проект поддержали Национальный научный фонд США, космические агентства и исследовательские центры Европы.
Открытие не только проливает свет на загадку молний, но и помогает лучше понимать атмосферные процессы, прогнозировать суровую погоду и изучать влияние космических лучей на земную атмосферу.
По материалам: Университет штата Пенсильвания
