Загадочная сила небесного огня

Фото: Wallpage.ru

Древние люди называли ее молотом богов. Современные  исследования показали, что она намного опаснее и загадочнее, чем представляли ранее.

Молния — явление завораживающее и убийственно прекрасное. Она вызывает лесные пожары, приводит к падению воздушных судов, выводит из строя энергосети, оставляя целые города без электричества, и в считанные доли секунды может убить человека. Однако и по сей день молния остается загадкой для науки.

300 миллионов разрядов каждый день поражают нашу планету. Но окончательно сказать, что же такое молния, мы не можем. Современные технологии помогают лучше понять природу этого явления. Исследования показывают, что молния гораздо сложнее и мощнее, чем считали ранее. Благодаря видеокамерам высокоскоростной съемки, которые вместо 30 кадров в секунду способны запечатлевать не менее 7 000, удалось узнать неизвестные ранее факты о «небесном огне».

В первую миллисекунду после первоначального разряда возникает канал высокой проводимости, так называемый «ступенчатый лидер» - самая толстая ветвь молнии. По нему электричество движется к земле со скоростью 100 000 километров в секунду, ступенями, длинной примерно 50 метров. Когда основной ствол молнии соприкасается с землей, происходит сильная вспышка и главный разряд бьет обратно в облако. Все это происходит примерно за 5 миллисекунд.

Зарождается молния в глубинах грозового облака. Согласно одной из гипотез, по мере того, как в туче образуются капельки воды, молекулы H2O сталкиваются между собой, выбивая электроны из отдельных молекул. В процессе формирования облака скопление положительно и отрицательно заряженных электронов увеличивается, пока туча не превращается в огромную «батарейку» с огромными плюсовым и минусовым концами. В обычной пальчиковой батарейке положительно и отрицательно заряженные полюса образуют электрический ток при замыкании контура. Когда же замыкаются противоположные полюса тучи, происходит искровой разряд. Однако замеры внутри облаков показали, что данное электрическое поле имеет недостаточную мощность для создания разряда.

Объяснить это помогло неожиданное открытие. Оказалось, что во время удара молнии происходит выброс рентгеновского и гамма излучений. До некоторого времени считалось, что ничто на Земле не может их породить, ведь они испускаются только при самых мощных явлениях, например, солнечных вспышках. Данные показали, что гамма-лучи появляются за 1,4 миллисекунды до разряда молнии.

В результате этого открытия родилась теория: мощный разряд в облаке рождается от частиц высокой энергии, получающихся при взрывах звезд. При входе таких частиц в атмосферу земли возникает явление, называемое пробой на убегающих электронах, которое происходит в грозовых облаках в тот момент, когда электроны под воздействием мощных электрических полей разгоняются почти до световых скоростей. Обрушиваясь друг на друга, словно домино, эти электроны рождают еще более быстрые частицы. В результате возникает каскадный поток высокой энергии, который сталкиваясь с электрическим полем облака, образует гамма-лучи и разряд мощностью в гигавольт. Именно его мы и называем молнией. Если эта теория верна, то любая молния на планете тесно связана со взрывом звезд в далеком космосе.

Однако загадок у молнии гораздо больше, чем кажется. В 1989 году ученые выяснили, что существуют молнии, которые стремятся не на землю, а в звездное небо. Эти молнии оказались совсем не похожими на те, которые мы привыкли видеть во время грозы. Их стали называть спрайтами. Форма такой молнии более всего напоминает медузу, верхняя часть которой красная, а нижние ответвления - синие. Ученым удалось выяснить, что спрайт — это побочный эффект обычной молнии. Они образуются спустя миллисекунды после разряда и устремляются в околокосмическое пространство.

Спрайты, в свою очередь, поделились на множество подвидов. Один из них — джет. Эти выбросы исходят из верхней части облака и достигают высоты в 50 километров. Еще один тип спрайта - эльфы. Их вспышки охватывают пространство в 400 километров. Однако запечатлеть их крайне сложно, так как живут они не более одной миллисекунды и уходят в высоту до 120 километров. Есть еще один тип молнии, не связанный со спрайтами, и который направлен в землю. Это так называемая горизонтальная молния. Она гораздо мощнее обычной, может отдаляться от грозового облака на десятки километров, пока неожиданно не соскользнет вниз.  

С начала времен человечество почитало загадочную силу «небесного огня». Современные технологии дали нам новую информацию об этом феномене. Когда в следующий раз вы увидите вспышку молнии, помните, что ей дали начало частицы, прибывшие к нам с далеких звезд. И что каждый ослепляющий зигзаг имеет обратную сторону — вспышку, достигающую космоса. Однако во многих случаях исследования лишь добавили новые вопросы, которые человеку еще предстоит разгадать.