A tudósok sokáig nem tudták megmagyarázni, hogy a villám miért üt kétszer ugyanazt a helyet. Most ez a rejtély megoldódott. A Groningeni Egyetem vezetésével működő nemzetközi kutatócsoport a LOFAR rádiótávcsövet használta a villámhullámok részletes vizsgálatához. Munkájuk bizonyította, hogy az esőfelhő negatív töltései nem merülnek ki egyszerre. Ezek részben megmaradtak. Ez a folyamat olyan szerkezeteken belül zajlik, amelyeket a tudósok tűknek hívtak. Ezen keresztül a negatív töltés második ürülést eredményezhet a talajban. Az eredményeket április 18-án tették közzé a Nature tudományos folyóiratban.
tűk
"Ez a felfedezés nagyon különbözik a jelenlegi képetól, amelyben a töltés a plazma csatornáin keresztül közvetlenül a felhő egyik részéről a másikra vagy a földre áramlik" - magyarázta a groningeni egyetem fizikai professzora.
Korábban nem lehetett ilyen vizsgálatot elvégezni, mivel nem volt szükséges felszerelés. De a legújabb LOFAR rádióteleszkópnak köszönhetően lehetővé vált a tűk felismerése és méretének meghatározása. 100 méter hosszúak és 5 méter átmérőjűek.
Hollandiában gyártott alacsony frekvenciájú elrendezés (LOFAR). Több ezer antennából áll, amelyek szétszóródtak Észak-Európában. A központi számítógéphez optikai szál felhasználásával vannak csatlakoztatva, és egy egységként működnek.
Promóciós videó:
Az alacsony frekvenciájú elrendezést rádiócsillagászati megfigyelésekhez tervezték, de a funkcionalitás lehetővé teszi, hogy villámlás tanulmányozására használható.
A felhőben
A villámlás megfigyelésére a tudósok csak a Hollandiában található antennákat használták, amelyek teljes területe 3200 négyzetméter. Az általuk kapott adatok segítettek meglátni, mi történik a felhőben vihar idején.
Villámlás akkor fordul elő, amikor az erős felfutások speciális statikus elektromosságot generálnak nagy felhőkben, amelyek egyik része negatív töltésű, a másik pozitív.
Amikor ez a töltési megosztás eléri a bizonyos sebességet, erős kisülés jelentkezik, amelyet általában villámnak hívnak. Általában a forró, ionizált levegő kis részén, az úgynevezett plazmában kezdődik.
Ez a kis rész elágazó plazmacsatorná alakul. Több kilométer hosszú is lehet. A pozitív csatornahegyek negatív töltéseket halmoznak fel a felhőből. Ezután átjutnak a csatornán a negatív csúcsig, és a töltés kisül.
Új algoritmus
A kutatók új rendszert dolgoztak ki az adatok fogadására a LOFAR rádióteleszkópról. Ez lehetővé teszi számukra, hogy megvilágítsák a villámlás két villanását. Az adatok nagyon pontos időbélyegzője és az antennarendszer lehetővé tette a tudósok számára a nagy felbontású sugárforrások azonosítását.
"A rádióteleszkóp központi zónájának közelében, ahol az antenna sűrűsége a legnagyobb, a térbeli pontosság körülbelül egy méter volt" - mondta Scholten professzor. Ezenkívül a kapott adatok tízszer annyi VHF-forrást tudtak lokalizálni, mint más 3D-s képalkotó rendszerek, az időfelbontás a nanosekundum tartományban volt. Ennek eredményeként nagy felbontású 3D-s kép kapott villámcsapást.
Szünet
A kutatásoknak köszönhetően világossá vált, hogy miért vannak törések a kimeneti csatornában azon a helyen, ahol a tűk kialakulnak. Valószínűleg negatív töltéseket vezetnek ki a főcsatornától, amely ismét a mennydörgésbe esik. Kiderült, hogy a csatorna töltésének csökkenése megszakadt áramkört vált ki. Amikor azonban a felhőben a töltés ismét megnő, a csatornán áthaladó áramlás helyreáll, ami ismétlődő villámláshoz vezet. Ennek az elvnek köszönhetően a villám ismételten ütni fogja ugyanazt a területet.
Scholten a következőképpen kommentálta a felfedezést: „A pozitív csatorna mentén fellépő VHF-sugárzást az előzőleg kialakított oldalcsatornák, tűk mentén történő rendszeres ismétlődés okozza. Úgy tűnik, hogy ezek a tűk impulzusos módon kimerítik a töltéseket. " „Ez egy teljesen új jelenség” - tette hozzá Joe Dwyer, a New Hampshire Egyetem (USA) professzora, a cikk harmadik szerzője. "Új megfigyelési módszereink hatalmas számú tűt foglalnak el a villámban, amelyeket még nem láttak." Brian Hare következtetése: "Ezeknek a megfigyeléseknek köszönhetően látjuk, hogy a felhő egy része újratöltődik, és megértheti, miért ismételte meg többször a talajba villámcsavar."
Tatiana Andreeva