Енергията, необходима за гръмотевичните бури, може да идва от лавина от електрони, предизвикана от извънземни космически лъчи, твърди ново проучване.

Учените вече знаеха, че мълнията е електрически разряд между гръмотевични облаци и повърхността на Земята, но как точно бурните облаци получават електрическо поле, достатъчно мощно, за да хвърли мълния, оставаше загадка в продължение на векове.

Сега ново проучване използва компютърни модели, за да разкрие, че мълнията е резултат от мощна верижна реакция, която започва в космическото пространство.

„Нашите открития предоставят първото точно, количествено обяснение за това как се образуват мълнии в природата“, заяви в изявление водещият автор на проучването Виктор Паско, професор по електротехника в Училището по електротехника и компютърни науки на Пенсилванския държавен университет. „То свързва точките между рентгеновите лъчи, електрическите полета и физиката на електронните лавини.“

Електрическата природа на мълнията е потвърдена от Бенджамин Франклин през 1752 г. Емблематичният, макар и често погрешно интерпретиран експеримент на Франклин включва пускането на хвърчило, прикрепено с единия край към 30-сантиметров проводник, а с другия към въже, привързано към ключ, който Франклин държи с копринена панделка. Когато настъпила буря, хвърчилото се наелектризирало и въжето се намокрило, така че малка искра прескочила от ключа към протегнатия му пръст.

Въпреки това откритие, данните, записани от самолети и метеорологични балони, показват, че електрическото поле, необходимо за каскадното падане на електрони към Земята, е около 10 пъти по-голямо от това, което действително се измерва в бурните облаци.

Има две конкуриращи се теории, които обясняват как всъщност възниква мълнията. Първата, атмосферната статична електричество, постулира, че триенето между ледените буци в бурните облаци отделя отрицателно заредените електрони от атомите, което ги кара да се събират, докато йонизират частиците в атмосферата под тях, освобождавайки достатъчно електрони, за да се втурнат към земята по множество разклонени пътища.

Във втората теория тази първоначална йонизация се постига чрез космически лъчи – високоенергийни субатомни частици (предимно протони) от космическото пространство, които удрят горната атмосфера. Тези лъчи идват от Слънцето, звездни експлозии, наречени супернови, бързо въртящи се неутронни звезди, наречени пулсари, и други неизвестни източници. Когато космическите частици удрят атмосферата, те създават неконтролируемо разпадане на електрони, което завършва с каскада, удряща земята.

В новото проучване изследователите събраха данни от наземни сензори, сателити и шпионски самолети, летящи на голяма височина, и съпоставиха информацията с математически модел, който симулира условията в буреносна облак, предшестваща мълния.

Симулациите на модела подкрепиха теорията за космическите лъчи, показвайки, че електроните, произведени от високоскоростни протони, се ускоряват по линиите на електричното поле и се умножават, когато се сблъскват с молекули в атмосферата, като азот и кислород. Това води до лавина от електрони, които произвеждат високоенергийни фотони, които предизвикват мълнии, казват изследователите.

Удивително е, че моделът обяснява и защо преди мълниите се появяват светкавици от гама лъчи – високоенергийни фотони – и рентгенови лъчи.

„В нашето моделиране високоенергийните рентгенови лъчи, произведени от релативистични електронни лавини, генерират нови семенни електрони, задвижвани от фотоелектричния ефект във въздуха, като бързо усилват тези лавини“, каза Паско. „Освен че се произвеждат в много компактни обеми, тази неконтролируема верижна реакция може да се случи с много променлива сила, често водеща до откриваеми нива на рентгенови лъчи, придружени от много слаби оптични и радио емисии. Това обяснява защо тези гама-лъчи могат да се появят от източници, които изглеждат оптически слаби и радио мълчаливи.“

Снимка: Unsplash

Виж още: Ще се справите ли в различаването на ИИ-генерирани изображения в теста на Microsoft, който доста затруднява