Energia necesară pentru furtuni ar putea proveni dintr -o avalanșă de electroni însămânțați de extraterestru Raze cosmicesusține un nou studiu.
Oamenii de știință știau deja că fulgerul este o descărcare electrică între tunete și suprafața Pământului, dar exact modul în care norii de furtună obțin un câmp electric suficient de puternic pentru a arunca un șurub a rămas un mister de secole.
Acum, un nou studiu a folosit modele de computer pentru a dezvălui că fulgerul se lovește ca urmare a unei reacții puternice în lanț care începe în spațiul exterior. Cercetătorii și -au publicat concluziile pe 28 iulie în Journal of Geophysical Research: Atmosferes.
„Descoperirile noastre oferă prima explicație precisă și cantitativă pentru modul în care fulgerul inițiază în natură”, autorul principal al studiului Victor Paskoprofesor de inginerie electrică în Penn State School of Electrical Electric and Information, spus într -o declarație. “Conectează punctele dintre raze X, câmpuri electrice și fizica avalanșelor de electroni.”
Natura electrică a lui Lightning a fost confirmată faimos de Benjamin Franklin în 1752. Cu toate acestea, iconicul lui Franklin, totuși adesea prevăzut greșitexperimentul a implicat zborul unui zmeu fixat pe un fir de 1 metri lungime (0,3 metri) pe un capăt și o sfoară de sfoară atașată la o cheie cu cealaltă, pe care Franklin o deținea cu o panglică de mătase. Când a sosit o furtună, zmeul a devenit electrificat și sfoară a devenit umedă, astfel încât o mică scânteie a sărit de la cheie la degetul întins.
În ciuda acestei descoperiri, datele înregistrate de avioane și baloane meteorologice arată că câmpul electric necesar pentru ca electronii să se încadreze pe pământ este de aproximativ 10 ori mai mare decât cel măsurat de fapt în nori de furtună.
Înrudite: „Electroni ucigași” joacă pinball cu vreme spațială în jurul Pământului
Există două teorii concurente care să explice cum se întâmplă fulgerul. Prima, electricitatea statică atmosferică, consideră că frecarea dintre aglomerații de gheață din nori de furtună separă electronii încărcați negativ de atomideterminându -i să se bazeze până când ionizează particulele în atmosfera de sub ele, eliberând suficienți electroni pentru a alerga la pământ de -a lungul mai multor căi de furculiță.
În a doua teorie, această ionizare inițială se realizează prin raze cosmice-particule subatomice cu energie mare (în mare parte protoni) din spațiul exterior care lovesc atmosfera superioară. Aceste raze provin din Soarele; explozii stelare numite supernovas; Stelele de neutroni care se învârte rapid numit Pulsars; și alte surse necunoscute. Când particulele cosmice lovesc atmosfera, ele creează o defalcare scăpată a electronilor care se termină într-o cascadă care izbucnește la sol.
În noul studiu, cercetătorii au reunit date de la senzori la sol, sateliți și avioane de spion de mare altitudine și au potrivit informațiile cu un model matematic care a simulat condițiile într-un nor de furtună care precede o grevă.
Simulările modelului au susținut teoria razelor cosmice, arătând că electronii produși de protoni de mare viteză au accelerat de-a lungul liniilor de câmp electric și s-au înmulțit pe măsură ce au lovit molecule în atmosferă, cum ar fi azotul și oxigenul. Acest lucru duce la o avalanșă de electroni, producând fotonii cu energie mare care inițiază fulgerul, spun cercetătorii.
În mod surprinzător, modelul explică, de asemenea, de ce sclipirile de raze gamma-fotoni cu energie mare-și raze X apar înainte de lovirea fulgerului.
“În modelarea noastră, razele X cu energie mare produse de avalanșele relativiste de electroni generează noi electroni de semințe conduse de efectul fotoelectric în aer, amplificând rapid aceste avalanșe”, a spus Pasko. “Pe lângă faptul că este produsă în volume foarte compacte, această reacție în lanț scăpată poate apărea cu o rezistență extrem de variabilă, ceea ce duce adesea la niveluri detectabile de raze X, în timp ce sunt însoțite de emisii optice și radio foarte slabe. Acest lucru explică de ce aceste flash-uri cu raze gamma pot ieși din regiunile sursă care apar optic slab și silențioase radio.”