Разгадана тайна молнии
Учёные давно пытаются разгадать тайну молнии.
Выяснить, как она формируется, удалось только сейчас благодаря новым подходам. Измеренные в грозовом облаке электрические поля в десятки раз меньше, чем поля, которые нужны в лаборатории для возбуждения электрического разряда.
Нам удалось решить эту проблему: мы построили численную модель, которая объясняет, как в грозовых облаках формируется молния. Мы показали, что ключевую роль в этом процессе играет сведение множества плазменных каналов в единую сеть.
Это создаёт предпосылки для формирования «зародыша» молнии даже в относительно слабых электрических полях. Молния сама способствует образованию плазмы: её лидерный канал — это плазма, причём очень горячая.
Мы установили, что в результате столкновения жидкой и твёрдой фаз воды в грозовых облаках возникают недолго живущие плазменные образования — стримеры. Сами по себе они быстро распадаются, не превращаясь в молнию.
Нам с коллегами удалось показать, в каких условиях система стримеров превращается в плазму лидера молнии. Лидер — это горячий плазменный канал, проводящий каркас грозового электрического разряда.
Процесс образования молнии связан с высотой облаков: наиболее характерные высоты, на которых образуется молния, — 6–9 километров. Это зависит ещё и от широты, в которой она образуется.
Например, в Аргентине могут формироваться настолько мощные конвективные потоки, что разряд образуется на кромке 10 километров и выше. Молния — это очень опасное явление.
После наводнений она занимает второе место. Это не только потенциальная причина пожаров, но и угроза для современных слаботочных устройств, в том числе навигационных.
Кроме того, молния связывает азот. Для растений окислы азота даже полезны, а вот человеку и другим животным они могут нанести вред.
Учёные прогнозируют увеличение молниевой активности. Современные расчёты, проводимые для защиты от ударов молний, не позволяют определить специфику поражения сооружений в различных уголках планеты.
В связи с прогнозируемым усилением активности молний основная практическая ценность нашей работы связана с совершенствованием методов защиты от этого природного явления, особенно в регионах новейших геополитических интересов России (Южная Америка, Африка, Юго-Восточная Азия).