На протяжении последних 50 лет ученые всего мира спорили о том, почему молния движется зигзагами («ступеньками») и как это связано с грозовым облаком в небе. Физики — исследователи плазмы из университета Южной Австралии нашли ответ на оба этих вопроса.
Молния возникает, когда электроны сталкиваются с молекулами кислорода с достаточной энергией, чтобы создать высокоэнергетические синглетные дельта-молекулы кислорода, объясняют ученые. После столкновения «оторвавшиеся» электроны образуют высокопроводящую «ступеньку» — изначально светящуюся. Она перераспределяет электрическое поле в пространстве, что формирует последующие «ступеньки».
Проводящий столб, соединяющий первую «ступеньку» с облаком и ступеньки между собой, остается темным. Это связано с тем, что здесь электроны присоединяются к нейтральным молекулам кислорода с последующим немедленным отрывом электронов синглетными дельта-молекулами.
Исследователи отмечают, что понимание природы формирования и распространения молнии позволит улучшить защиту самолетов и зданий от этого природного явления.
Улучшение молниезащиты так важно сейчас из-за увеличения количества экстремальных погодных явлений, вызванных изменением климата. Кроме того, хотя разработка экологически чистых композитных материалов в самолетах повышает эффективность использования топлива, эти материалы значительно увеличивают риск повреждения от молнии.
Джон Лоук, адъюнкт-профессор университета Южной Австралии
