Ученые разработали новую концепцию образования молний

Ученые предложили новую концепцию, которая поэтапно объясняет процесс образования молний. Таким образом специалисты ответили на вопрос о механизме их зарождения, который оставался нерешенным более 250 лет. Результаты работы опубликовал научный журнал Scientific Reports, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.

"Наша работа помогла решить одну из главных проблем современной физики атмосферного электричества. Предложенный механизм инициации молнии имеет экспериментальные основания и, в отличие от ранее существовавших гипотез, не требует выполнения каких-либо труднодостижимых условий, таких как, например, наличие высокоэнергичных частиц космических лучей. Полученные знания помогут разработать новые методы молниезащиты", – рассказал один из авторов работы Дмитрий Иудин, передает nauka.tass.ru.

До сих пор процесс зарождения молний в грозовых облаках оставался необъяснимым. Поскольку молнии представляют опасность как для жизни и здоровья людей, так и для работы электронных устройств, необходимо уметь эффективно защищаться от них. Чаще всего для этого используют молниеотводы, которые "притягивают" электрические разряды, но не предотвращают их. Чтобы разработать более эффективные методы молниезащиты, необходимо выяснить причины возникновения молний и механизмы их распространения.

В новой работе исследователи из Института прикладной физики РАН, Приволжского исследовательского медицинского университета с коллегами из Университета Флориды (США) и Университета электросвязи (Япония) впервые предложили теоретическую схему, поэтапно объясняющую процесс зарождения молний. Согласно ей, мелкие кристаллы льда и капли воды в грозовых облаках – так называемые гидрометеоры – сталкиваясь, создают "всплески" электрического поля, которые генерируют большое количество разноименно заряженных частиц – ионов.

Как выяснили физики, если таких центров образования ионов в облаке много и они возникают близко друг к другу, их общий электрический заряд постепенно накапливается и создает сильное электрическое поле, превышающее порог пробоя воздуха. Его усиление без каких-либо других внешних воздействий приводит к формированию стримеров – холодных слабопроводящих плазменных каналов.

В дальнейшем разрозненные стримеры сливаются в более жизнеспособную трехмерную сеть, внутри которой формируется "зародыш" молнии, а затем они превращаются в полноценный молниевый канал. Авторы работы отмечают, что процесс инициации молний подобен нарастанию снежного кома: на каждом этапе он разворачивается на все больших и больших пространственных и временных масштабах.

Как выяснили физики, если таких центров образования ионов в облаке много и они возникают близко друг к другу, их общий электрический заряд постепенно накапливается и создает сильное электрическое поле, превышающее порог пробоя воздуха. Его усиление без каких-либо других внешних воздействий приводит к формированию стримеров – холодных слабопроводящих плазменных каналов.

В дальнейшем разрозненные стримеры сливаются в более жизнеспособную трехмерную сеть, внутри которой формируется "зародыш" молнии, а затем они превращаются в полноценный молниевый канал. Авторы работы отмечают, что процесс инициации молний подобен нарастанию снежного кома: на каждом этапе он разворачивается на все больших и больших пространственных и временных масштабах.