Dešimtmečius tyrėjai bandė paaiškinti pirmąjį žaibo susidarymo etapą. Audros debesys kaupia elektros krūvį, tačiau išmatuoti elektriniai laukai dažnai atrodė per silpni, kad galėtų sukelti tokias galingas iškrovas.
Dabar Pensilvanijos valstijos universiteto profesoriaus Viktoro Pasko vadovaujama komanda teigia radusi trūkstamą grandį – procesą, vadinamą fotoelektriniu grįžtamuoju ryšiu, kai audros viduje susidariusi spinduliuotė sukelia dalelių grandininę reakciją, rašo „Study Finds“.
30 metų senumo paslaptis atskleista
„Gama“ spinduliai pirmą kartą buvo užfiksuoti 1994 m. palydovų, sklindantys iš audrų debesų. Jie glumino mokslininkus, nes kilo iš mažų, silpnų audrų sričių, o ne iš ryškių, kibirkščiuojančių vietų, kur paprastai matomas žaibas.
Naujas tyrimas, paskelbtas žurnale „Journal of Geophysical Research: Atmospheres“, rodo, kad šie sprogimai gali veikti kaip nematomos „žvakės“, uždegančios žaibą.
Audros debesyse elektriniai laukai pagreitina elektronus beveik iki šviesos greičio. Atsitrenkę į oro molekules, jie sukuria gama spindulius.
Dalį šių spindulių, susidūrus su kitomis molekulėmis, lydi naujų elektronų išlaisvinimas, dar labiau sustiprinantis procesą.
Taip susidaro nekontroliuojama grįžtamojo ryšio kilpa: elektronai vėl pagreitėja, sukuria daugiau „gama“ spindulių, kurie išlaisvina dar daugiau elektronų.
Be to, žaibas gali prasidėti ne dėl neįtikėtinai stiprių elektrinių laukų, o dėl šių mažų, didelės energijos kibirkščių, kurios susilieja į akinančius blyksnius, matomus nuo žemės.
Nuo trumpalaikių blyksnių iki kilometrinių žaibų
Nors šie procesai trunka mikrosekundes ir vyksta vos kelių šimtų metrų atstumu (maždaug miesto kvartalo dydžio), jų poveikis plinta tolyn. Per kelias sekundės dalis jie gali sukurti sąlygas kilometrinio ilgio žaibui.
Mokslininkų komandos sukurti kompiuteriniai modeliai atkūrė daugelį audrose stebėtų su žaibais susijusių signalų.
Jei elektriniai laukai išlikdavo žemiau kritinės ribos, iškrovos buvo silpnos ir nematomos – tai gali paaiškinti paslaptingus radijo signalus, aptiktus per audras be matomų žaibų. Kai laukai sustiprėdavo, jie sukeldavo spiralines iškrovas, kurios išsiplėsdavo į matomus žaibus.
Modeliai taip pat paaiškino, kodėl kai kurie žaibai skleidžia intensyvius radijo signalus be ryškių blyksnių: tas pats procesas gali atrodyti skirtingai priklausomai nuo elektrinio lauko stiprumo ir oro tankio.
Paslėptas tiltas tarp fizikos ir meteorologijos
Sujungdamas subatominius procesus su kilometriniais žaibais, šis tyrimas yra reikšmingas žingsnis atmosferos mokslų srityje.
„Gama“ spindulių blyksniai, anksčiau laikyti keistais šalutiniais reiškiniais, gali būti esminis audrų galios veiksnys.
Nors ne kiekvienas žaibas gali prasidėti tokiu būdu, daugelis jų tikriausiai atsiranda būtent taip. Šis atradimas sukuria ilgai ieškotą tiltą tarp aukštosios energijos fizikos ir vieno iš įspūdingiausių, bet vis dar paslaptingų Žemės gamtos reiškinių.
Patiko straipsnis? Užsiprenumeruokite mūsų naujienlaiškį ir gaukite svarbiausias dienos naujienas bei įdomiausius straipsnius kiekvieną darbo dieną 11 val. Tiesiai į Jūsų el. paštą!
