Молнии ежегодно становятся причиной 4000 смертей и наносят ущерб на миллиарды долларов. Только в маленькой Швейцарии в год фиксируется до 150 тысяч молний. Но при этом все еще не до конца понятно, как именно они формируются и как снизить риск травмы или разрушений.
Изучить такой разряд крайне трудно, так как образуется он менее, чем за миллисекунду. Но совсем недавно физикам удалось «поймать» молнию редкого типа, бьющую от земли вверх, и зафиксировать ее рентгеновское излучение. Об этом сообщает Федеральная политехническая школа Лозанны (Швейцария).
«Исследователи из Лаборатории электромагнитной совместимости под руководством Фархада Рачиди впервые напрямую измерили неуловимое явление, которое многое объясняет в возникновении молнии: рентгеновское излучение. Идентифицированы рентгеновские лучи, связанные с началом восходящих положительных разрядов», — говорится в сообщении.
Сделать это удалось благодаря особому исследовательскому полигону — 124-метровой башне, выстроенной на вершине одной из гор в Альпах как «ловушка» для молний. А зная, в каком месте с большой долей вероятности возникнет заряд, ученые окружили его системами видеонаблюдения и датчиками для замера различных параметров, в том числе электрических полей и тока, рентгеновского излучения.
Бьющие вверх молнии начинаются с отрицательно заряженных каналов-«усиков». Их называют лидерами молний. Они возникают около высотного объекта и постепенно поднимаются.
В атмосфере лидеры соединяются с грозовым облаком, и от него передают положительный заряд вниз, к земле. При этом такие «молнии вверх» на уровне моря почти не встречаются, но зато чаще происходят в более высоких регионах, а в горах, возможно, могут быть доминирующим типом.
«Они также могут быть более разрушительными [чем молнии, сразу бьющие сверху вниз], потому что при восходящей вспышке молния остается в контакте со структурой дольше, чем при нисходящей вспышке, большее время поддерживая передачу электрического заряда», — объясняет сотрудник лаборатории электромагнитной совместимости Тома Орегель-Шомон.
Благодаря своей башне в горах и чувствительному оборудованию, ученые зафиксировали параметры для отдельных каналов-лидеров. Выяснилось, что лишь некоторые испускали рентгеновские лучи.
«Это подтверждает теорию образования молний, известную как модель холодных убегающих электронов. Проще говоря, связь рентгеновских лучей с очень быстрыми изменениями электрического поля подтверждает теорию о том, что внезапное увеличение электрического поля воздуха заставляет окружающие электроны «убегать» и превращаться в плазму: молнию», — поясняется в сообщении.
Теперь исследователи планируют измерить рентгеновское излучение у нисходящих молний. Это поможет понять, влияет ли пробой на убегающих электронах и на их образование. Так как датчики в облаках установить по понятным причинам невозможно, ученые придумали «наземный» выход: вокруг все той же башни в Альпах они установят микроволновые детекторы, которые помогут дистанционно по косвенным признакам вычислить, возникает ли рентгеновское излучение в месте образования молний.
«Эта информация также важна для понимания природы молний с инженерной точки зрения: все больше и больше высотных конструкций, таких как ветряки или самолеты, строятся из композитных материалов. А они менее проводящие, чем такие металлы, как алюминий, поэтому они сильнее нагреваются, что делает их более уязвимыми для повреждения восходящей молнией», — отмечает Орегель-Шомон.
Другие новости по теме...
