Блискавка — це не просто яскравий спалах на небі, а результат невидимого каскаду високоенергетичних процесів, що розгортаються в глибинах грозових хмар. Нещодавнє дослідження, проведене командою з Університету штату Пенсильванія, проливає світло на загадку, яка мучила вчених століттями: як саме починається блискавка?
Результати дослідження вказують на ланцюгову реакцію, яка починається із космічних променів, що пронизують атмосферу Землі. Вони ініціюють прискорення електронів у сильних електричних полях грозових хмар. Ці швидкі частинки зіштовхуються з молекулами повітря — зокрема азотом і киснем — утворюючи рентгенівське випромінювання та запускаючи електронні лавини, які створюють фотони з високою енергією. Саме ця реакція, яку вчені називають фотоелектричним зворотним зв’язком, закладає основу для виникнення блискавки.
Дослідники за допомогою математичного моделювання змогли відтворити умови, в яких відбувається цей процес, і співставити їх з фактичними даними, отриманими з супутників, наземних сенсорів і навіть високоширотних літаків. Результати підтвердили, що спостережувані раніше гамма-сплески — короткочасні імпульси високоенергетичного випромінювання в атмосфері — виникають унаслідок лавиноподібних процесів, які не завжди супроводжуються спалахами світла чи характерними радіосигналами блискавки.
Використаний у дослідженні комп’ютерний алгоритм — Photoelectric Feedback Discharge — імітує фізичні умови в хмарах, за яких може відбутися електричний прорив. Він дозволяє визначити, як саме електрони отримують прискорення, які саме частоти рентгенівського випромінювання утворюються, і чому ці процеси залишаються “невидимими” з точки зору звичних атмосферних явищ.
Це дослідження не лише розкриває природу блискавки, а й змінює уявлення про взаємодію атмосфери з космічними променями. Виявляється, навіть у відносній тиші грозових хмар може точитися невидима, але надпотужна боротьба елементарних частинок, яка за мить перетвориться на грізний розряд блискавки.
