Ученые сняли на видео, как именно происходит разряд молнии
Используя высокоскоростную камеру, исследователи в Пекине сделали снимки молнии в момент, когда она ударила в метеорологическую башню высотой 325 м. На кадрах видно, как идущие вниз и вверх каналы молнии внезапно соприкасаются, вызывая мощный электрический разряд и яркую вспышку света.
Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters, коротко о ней рассказывает Live Science.
Видео, замедленное более чем в 10 000 раз, показало, что существующее представление об ударах молнии как минимум не всегда верно.
Один из «наиболее плохо изученных процессов в физике молний», как написали исследователи, это так называемая фаза прорыва, когда лидеры молнии: два термоионизированных канала с высокой проводимостью — приближаются друг к другу, но еще не соединились. Фаза прорыва — это процесс, который в конечном итоге определяет объект, в который ударит молния.
Молния образуется, когда в облаке накапливается концентрация отрицательно заряженных частиц, вызывая накопление дополнительного положительного заряда на земле. Каналы, называемые лидерами, спускаются из облака, разделяясь на множество ответвлений. Когда эти ветви приближаются к земле, они привлекают положительно заряженные лидеры с объекта внизу; это приводит к фазе прорыва, когда лидеры противоположного заряда сближаются.
Ранее считалось, что оба лидера излучают несколько линий электричества, называемых стримерами. Лидеры можно представить себе в виде длинной нити, а стримеры — это ее распушенные концы. Согласно теории, несколько стримеров от обоих лидеров переплетаются, образуя единый канал раскаленной плазмы. По этому каналу может протекать электрический ток, вызывая вспышку молнии.
Однако в новом видео вместо множества стримеров, сливающихся в плазменный канал, соединение создали только один отрицательный и один положительный стример. Сначала на видео показан один нисходящий лидер, движущийся к одному восходящему лидеру. Когда лидеры подходят на расстояние 23 м друг от друга, они образуют «общую стримерную зону» и между ними появляется яркая тонкая электрическая «нить», соединяющая их концы. По толщине этого объекта ученые определили, что здесь слились лишь два стримера. На следующих кадрах эта светящаяся нить быстро расширяется в толстый плазменный канал, который полностью соединяет лидеры, в результате чего возникает световая вспышка.
После того как два стримера установили соединение, оставшиеся стримеры просто исчезли. Тем не менее авторы отметили, что исследования необходимо продолжать, чтобы выяснить, всегда ли фаза прорыва разворачивается таким образом.
Фото: Jiang et al