Ученые выяснили, как возникают молнии

Гигантские электрические разряды в атмосфере - молнии - возникают под влиянием потоков заряженных частиц из космоса, так называемых космических лучей, а сами разряды сопровождаются вспышками гамма-излучения, установила группа ученых из Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) под руководством академика Александра Гуревича.

Природа молний была разгадана еще в 1749 году американским естествоиспытателем Бенджаменом Франклином, который установил, что молнии - это электрические разряды между грозовым облаком и землей. До сих пор ученые полагали, что при накоплении отрицательных зарядов в облаке между ним и поверхностью возникает электрическое поле, и когда оно достигает определенной пороговой энергии, возникает пробой и происходит электрический разряд - молния.

Все бы замечательно, но расчетное значение порогового поля в десять раз превосходит реально наблюдаемое значение электрического поля, при котором возникают молнии, - сказал в беседе с РИА Новости один из участников исследовательской группы Гуревича - член-корреспондент РАН Кирилл Зыбин.

Нужна какая-то затравка для молнии, по-видимому, требуются затравочные частицы достаточно больших энергий. В природных условиях такими естественными частицами являются космические лучи, - сообщил собеседник агентства.

Видео: География 34. Как возникает молния — Академия занимательных наук

Он и его коллеги выяснили, что с возникновением молний связано явление, названное пробоем на убегающих электронах - лавинообразное размножение в веществе быстрых электронов с энергией 0,1-10 мегаэлектронвольт, причиной чего, в свою очередь, является действие космических излучений. Потоки частиц высоких энергий, проникающие в атмосферу, поставляют затравочные электроны, которые и провоцируют пробой при полях в десять раз меньших, чем требовала прежняя теория.

Конечно, сказать, что молния - это пробой на убегающих электронах, нельзя. Но они связаны. В обычных разрядах не могли появляться такие большие энергии в гамма-квантах, - сообщил Зыбин.

По его словам, экспериментальная проверка теории вызывает большие сложности: при нормальных атмосферных условиях длина лавины, возникающей при пробое, достигает 50 метров.

В этом случае вам надо строить огромные машины, прикладывать очень большие поля. Но такие условия естественно реализуются в грозовой атмосфере, - сказал он.

Еще один эффект, связанный с молниями, - гамма-вспышки. Молнии двигаются не равномерно, а скачками - степами. Ученые обнаружили, что при каждом степе излучаются гамма-кванты энергией в десятки мегаэлектронвольт.

По словам Зыбина, на высокогорной станции ФИАНа на Тянь-Шане проводятся эксперименты по изучению молний в естественной среде.

Там расставлены счетчики и измеряется гамма-излучение, причем отсчеты идут через очень короткие промежутки времени. Можно сказать однозначно, в отсутствие грозы никаких сигналов нет, когда же начинается гроза, начинаются сильные вспышки, гамма-всплески, они коррелируют с радиоимпульсами, которые вызваны грозовыми процессами, - сказал ученый.

Он отметил, что изучение механизмов образования молний позволит понять обнаруженные в последнее время явления, в частности, гигантские высотные разряды между грозовыми облаками и ионосферой (спрайт).

Видео: Феномен молнии. Тайна шаровой молнии

По мнению ученых ФИАНа, эти исследования дают новые возможности и в анализе климатических изменений, и в механизмах воздействия на атмосферу.