Ученые впервые увидели, как рождаются молнии
Даже для тех, кто еще ровно 60 лет назад смог впервые оценить роман Даниила Гранина «Иду на грозу», посвященный исследователям, мечтавшим подчинить уникальное природное явление, понятна грандиозность открытия, которое сделали американские и европейские физики, ответив на давний вопрос о том, что именно инициирует разряд молнии в облаках.
Для этого, поясняют свое открытие авторы статьи в журнале Geophysical Research Letters, они воспользовались низкочастотной решеткой Lofar, составленной из тысяч небольших радиотелескопов, изначально предназначенной для астрономических наблюдений и разработанной нидерландскими инженерами.
Исследователь молний из Гронингенского университета в Нидерландах, комментируя свой путь к Эвересту познания, признался, в частности, что "было как-то даже неловко. Это самый энергоемкий процесс на планете, однако, мы понятия не имели, как это все работает".
Во-первых, уточнил он, визуально изучать процесс образований молний весьма затруднительно, поскольку грозовые облака непрозрачны. Правда, добавил ученый, метеозонды и ракеты дали возможность изучить внутренности облаков, однако само их присутствие внутри облачности искажает данные, искусственно создавая искры, которые иначе не могли бы возникнуть естественным образом.
И вот очередное столетие предоставило пытливым взглядам исследователей новейшие инструменты радиоастрономов. И хотя решетка радиотелескопов Lofar изначально разрабатывалась исключительно для изучения галактик и взрывающихся звезд, в процессе экспериментов выяснилось, что она отлично справляется и с задачей изучения планетарных молний.
Во время съемок стало понятным, что материализующаяся молния перед своим появлением порождает миллионы случайных радиоимпульсов, однако практически все они исходят из небольшой области размером 70 метров внутри грозового облака.
Кстати, одна из научных теорий строилась на том, что разряды молний могут быть спровоцированы космическими лучами — высокоэнергичными частицами из космоса, сталкивающимися с электронами внутри облака, и вызывающими тем самым электронные лавины, которые усиливают электрические поля.
Но пытливым астрофизикам эта гипотеза показалась не достаточно убедительной. И они сумели подтвердить конкурирующую теорию, согласно которой все начинается со скоплений кристаллов льда внутри облака. Дело в том, что турбулентные столкновения между кристаллами позволяют им избавляться от части электронов, при этом один из концов каждого кристалла льда становится положительно заряженным, другой — отрицательно.
А в результате, подтверждают авторы статьи, дорожки ионизированного воздуха порождают стримеры, один из которых в конце концов оказывается достаточно горячим и проводящим, чтобы превратиться в лидера — канал в атмосфере, по которому может пойти полноценный мощный разряд молнии.
Стоит добавить в этой связи, что ключевая роль ледяных кристаллов в этих процессах согласуется с недавним заключением экспертов о том, что активность молний на планете снизилась более чем на десять процентов во время первых трех месяцев пандемии COVID-19. Исследователи, как ни странно, связывают этот феномен с уменьшением количества загрязняющих веществ в воздухе и, следовательно, с уменьшением числа участков, где могут зарождаться кристаллики льда.
