A villámot évszázadok óta tanulmányozták, de a természetükben még mindig sok homályos. Hogyan keletkezik kisülés egy felhőben, mi a gömbvillám, miért bocsátanak ki gamma-kvantákat vihar idején - ezekre a kérdésekre még meg kell válaszolni. A RIA Novosti a legfrissebb kutatásokról szól a légköri villamos energia területén.
"A villám egy elektromos kisülés, amely a légkörben egy vékony, forró plazmacsatorna mentén - vezetőként - mozog felhőből földre, felhők között vagy magas épületekből emelkedik" - mondja Alexander Kostinsky, fizika és matematika PhD, a MIEM igazgatóhelyettese … A. N. Tikhonova, a "Villámlás és azok megnyilvánulása" nemzetközi projekt résztvevője, amelyet az Oktatási és Tudományos Minisztérium és az Orosz Tudományos Alapítvány támogat.
Felhő szükséges a villámláshoz. Felfelé emelkedik, és lehűl, kis vízcseppek, hópelyhek, jégeső és sok más, különböző méretű részecske képződik benne. Valójában egy aeroszol képződik a felhő belsejében, részecskéi dörzsölik egymást, és különböző jelek töltésével járnak.
Nedvességkondenzáció után a felhő kissé felmelegszik, és magasabbra emelkedik, behúzva a környező levegőt. Ez az oka annak, hogy a zivatarokat fokozott szél kíséri. A felhő belsejében a pozitív és negatív töltésű részecskék rétegei kerülnek hozzáadásra, eső esik, felhőn belüli kisülések kezdődnek, néhányuk eléri a talajt.
A sprite a felső légkörben jelenik meg, miután a földre erős villámcsapás történt.
A villámcsatorna egy erős elektromos áramot vezet a plazma - erősen ionizált gáz - köszönhetően. A nagysebességű fényképeken a villámvezető mozogva elágazik. Ahogy közelebb kerül a földhöz, a magas pontokból - felhőkarcolók, TV-tornyok - az emelkedő vezetők felé rohannak. Egy erős áram áramlik át a csatlakoztatott csatornán olyan sebességgel, amely többszöröse a fénysebességnek. Ezt a villanást látjuk villámcsapás közben.
„Villámot figyelünk, amikor nagy, energikus, tüzet okoz, állatokat öl, letiltja a felszerelést. De a felhőben való megjelenésének pillanata már száz éve az egyik legfontosabb tudományos rejtély.”- folytatja a tudós.
Ezen hipotézis szempontjából számos hipotézis van, amelyek nagyon összetettek és nem magyarázzák az összes megfigyelt jelenséget. Mért: Csak egy centiméter levegő áttöréséhez harmincezer volt feszültségre van szükség. Ez azt jelenti, hogy a felhőben nagyon erős elektromos mezőnek kell lennie, de a mérések többször alacsonyabb értékeket adnak.
Promóciós videó:
„Másodpercenként körülbelül száz villám csap fel a földre, és senki sem tudja, honnan származik. Sőt, a fizikai mérések azt mutatják, hogy nem szabad a felhőkben kialakulniuk”- jegyzi meg Kostinsky.
Időközű villámcsapások.
Labda villám
Külön puzzle a labda villámlás. Ezernyi bizonyíték ismert erről a különböző történeti korszakokból. A tudósok kísérletileg még „gömb alakú plazmaképződményeket” kaptunk a laboratóriumban, ám nem bizonyítható, hogy ez a vizsgált természetes jelenség. A fő kérdés (a nukleáción kívül) az, hogy miért létezik egy töltött plazma vérrög a légkörben olyan hosszú másodperc és perc alatt. Elméletben külső előtolás nélkül a másodperces ezred részekben kell lehűlnie, és ezzel elveszíti a vezetőképességét.
Egyes kutatók feltételezték, hogy a golyóvilágítás optikai hatás, ám néhány évvel ezelőtt a kínai tudósok egy nagysebességű optikai spektrométerrel felszerelt nagysebességű fényképezőgépen egy nagyjából egy másodpercig tartó villámcsapások során golyófényképeket filmeztek. Ez alig tisztázta a jelenség természetét, de megerősítette valóságát.
További rejtélyek
1989-ben a műholdaknak köszönhetően egy teljesen új típusú légköri elektromosságot fedeztek fel - spriteket. Ezek 70-85 kilométer tengerszint feletti magasságban merülnek fel az elektromos mezőben, amely egy erős villámcsapás után alakul ki, amikor a felhő alsó része kisül. Az űrből kék fúvókákat és óriás fúvókákat láttunk - hosszú elektromos kisülések. A mennydörgés felső részén származnak és 90 kilométer magasságot érnek el.
Jet - a felhőből 90 kilométer magasságra haladó kibocsátás. Mauna Kea Obszervatórium, Hawaii.
1991-ben az amerikai műholdak zivatarok során gamma-sugarak, azaz kemény röntgenfelvételeket rögzítettek. Ezeket az adatokat azonnal besorolták, és úgy döntöttek, hogy a földi nukleáris teszteket valahol hajtják végre. Három évvel később, miután megbizonyosodott arról, hogy a sugárzás forrása zivatar volt - közzétették a megfigyelések eredményeit.
„Az ilyen energiamennyiségek ritkán érkeznek a Földre, még a napsugárzásból is. Kiderült, hogy a felhő az elemi részecskék, nevezetesen az elektronok és talán a pozitronok gyorsítójaként működik. Ezt a területet légköri nagyenergiájú fizikának nevezzük”- mondja Alexander Kostinsky.
A 2000-es években kiderült, hogy a felhőben körülbelül tíz kilométer tengerszint feletti magasságban sokkal erősebb rádiófrekvenciás források képződnek, mint a villámlás kíséretében. Csak néhány mikrosekundumot vesznek igénybe. Kompakt intracloud kisülésnek hívták őket. Még nem létezik általánosan elfogadott elmélet megjelenésükről.
A Naprendszer más bolygóinak légkörében zajló elektromos kisülések iránti érdeklődés továbbra is csökkent. A zivatarokról képeket kaptunk a Jupiterről és a Szaturnuszról, a rádiótartományban végzett megfigyelések Uránuszon és Neptunuszon jelentett kibocsátásokat. A Vénusz kérdése még nyitva van. A Marson és a Titánon azonban nincs vihar.
Kostinsky szerint a villámlás tudománya most valódi fellendülést tapasztal. Végül is a zivatar és a villám nagyon veszélyes, pusztító természeti jelenség. Ezen túlmenően a tudósok gyakorlati feladatokkal szembesülnek - az emberek és állatok megóvása a légköri kibocsátásoktól, szerkezetektől, szélmalmoktól, repülőgépektől.
Villámcsapódik a légkörben a Jupiter éjszakai oldalán. Galileo Orbiter, 1998.
Tatiana Pichugina
