Сотрудники нижегородского Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН придумали, как объяснить, откуда берутся молнии в грозовых облаках. Оказалось, что ключевым моментом является то, как плазменные каналы соединяются друг с другом, образуя сеть. Это позволяет зарождаться молнии даже при слабых электрических полях. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
Эти открытия могут стать основой для создания новых методов защиты от молний. Исследование финансировалось Российским научным фондом и было опубликовано в журнале Atmospheric Research.
Оказалось, что «зародыши» молний могут возникать на высотах от 6 до 9 километров при различных уровнях напряжённости электрического поля.
Формирование молний остаётся одной из самых сложных загадок физики атмосферного электричества. В грозовых облаках, когда сталкиваются заряженные частицы, появляются стримеры — такие себе мимолётные холодные разряды, которые быстро исчезают. Но при определённых условиях они могут становиться лидером молнии — горячим плазменным каналом, который формирует «скелет» молнии. До сих пор неясно, как именно стримеры превращаются в лидера и как формируется сам канал молнии.
Учёные смоделировали, как образуются «зародыши» молний на высотах 6 и 9 километров. Эти «зародыши» — это плазменные структуры, которые нагреваются благодаря токам поляризации и превращаются в длинный канал молнии. Они создали трёхмерную модель, учитывающую высоту, напряжённость электрического поля и частоту появления стримеров, чтобы показать, как стримеры превращаются в лидера.
Исследователи выяснили, что молния появляется из-за взаимодействия множества стримерных каналов. Даже в слабых полях эти каналы могут объединяться в группы. Когда они достигают определённой длины, они становятся «зародышем» молнии, который может развиваться самостоятельно.
Для этого необходимо, чтобы стримеры объединялись и росли при достаточно высоком напряжении поля. Процесс может происходить в обычных грозовых облаках и не требует каких-то экстраординарных условий, в отличие от других гипотез.
Артём Сысоев, один из авторов исследования, отмечает, что молнии часто вызывают травмы, пожары и аварии. Понимание процесса формирования молнии может помочь улучшить существующие средства защиты.
Ранее сообщалось, что в МГУ разработали метод управления энергией электронов.