Професор Виктор Паско от университета на щата Пенсилвания и неговият екип представиха ново обяснение за образуването на мълнии.
В публикация в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, те описват как силните електрически полета в буреносните облаци ускоряват електрони.
Тези електрони се сблъскват с молекули азот и кислород, генерирайки рентгенови лъчи. И предизвикват поток от допълнителни електрони и високоенергийни фотони – „перфектната буря“ за раждането на мълния.
„Резултатите ни предоставят първото точно количествено обяснение за естественото възникване на мълниите“, споделя професор Паско.
„То свързва рентгеновите лъчи, електрическите полета и физиката на електронните лавини.“
Използвайки математическо моделиране, екипът потвърждава и обяснява наблюдения на фотоелектрични явления в земната атмосфера.
Тези явления се случват, когато релативистични електрони, генерирани от космически лъчи, се размножават в електрическите полета на буреносните облаци и излъчват кратки, високоенергийни фотонни импулси, известни като земни гама-изригвания.
„Нашият модел, възпроизвеждащ наблюдаваните условия, ни позволи
да обясним рентгеновото и радиоизлъчване в буреносните облаци“,
казва професор Паско.
„Демонстрирахме как електроните, ускорени
от силните електрически полета, произвеждат
рентгенови лъчи при сблъсък с молекули
въздух (азот и кислород). Това създава електронна
лавина, генерираща високоенергийни фотони,
които стартират мълнията.“
Моделът е използван за сравнение на данни от наземни сензори, спътници и самолети с условията в симулираните буреностни облаци.
Учените обясняват как протичат фотоелектричните явления, какви условия са необходими и какво причинява широкия спектър радиосигнали, наблюдавани преди мълнията.
За да потвърди обяснението си, професор Паско е сравнил резултатите си с предишни симулации, наблюдения и собствената си работа върху компактни междуоблачни разряди.
Моделът, наречен „фотоелектричен разряд с обратна връзка“, симулира условията, благоприятстващи образуването на мълнии.
Уравненията от модела са публикувани в статията за ползване от други учени.
Освен механизма на мълниите, изследването обяснява и защо земните гама-изригвания често се появяват без светлинни и радиовълнови изригвания, характерни за бурите.
Високоенергийните рентгенови лъчи, създадени от релативистичните електронни лавини, генерират нови начални електрони чрез фотоелектричния ефект във въздуха, бързо усилвайки лавините.
Тази верижна реакция, протичаща в компактни обеми, може да варира по сила, често водейки до забележими нива на рентгеново лъчение, но със слабо оптично и радиоизлъчване. Това обяснява защо гама-изригванията могат да произлизат от оптически тъмни и радио-тихи области.
