Wissenschaftler sagen, dass sie endlich das Geheimnis hinter dem, was kurz vor Blitzschlägen passiert, gelöst haben.
Während der berühmte Erfinder und der US -Gründungsvater Benjamin Franklin 1752 die Verbindung zwischen Blitz und Strom entdeckten, hatten Experten die Reise von der Wolke noch 270 Jahre später immer noch nicht vollständig verstanden.
«Unsere Ergebnisse liefern die erste genaue, quantitative Erklärung dafür, wie Lightning in der Natur initiiert», sagte Victor Pasko, Professor für Elektrotechnik an der Penn State School of Electrical Engineering und Informatik, in einer Erklärung, in der die Ergebnisse angekündigt wurden. «Es verbindet die Punkte zwischen Röntgenstrahlen, elektrischen Feldern und der Physik von Elektronenlawinen.»
Was ist also mit den atmosphärischen Prozessen los, die die riesigen, explosiven Elektrizitätsfunken auslösen, die die Luft fünfmal heißer auf eine Temperatur erhitzen können als die Oberfläche der Sonne?
Laut Pasko und seinem Team funktioniert die mächtige Kettenreaktion ähnlich wie eine unsichtbare Flippermaschine. In den Sturmwolken beschleunigen starke elektrische Felder Elektronen, die in Moleküle wie Stickstoff und Sauerstoff stürzen. Die Reaktionen erzeugen eine elektromagnetische Strahlung, die allgemein als Röntgenstrahlen bekannt ist, sowie noch mehr Elektronen und energiegeladene Photonen. Photonen sind die grundlegenden Partikel, aus denen Licht besteht. Danach werden die Blitzschrauben geboren.
Atmosphärische Wissenschaftler wussten, wie geladene Partikel in Wolken reagieren. Die Protonen steigen und Elektronen gehen zum Boden hin, was zu einem positiven elektrischen Ladungsgebäude am Boden führt. Wenn diese positive Ladung die negative negative Ladung „angeht“ und die Kanäle verbinden, ist der elektrische Transfer laut der National Oceanic and Atmospheric Administration als Blitz.
Um diese neuen Schlussfolgerungen zu erreichen, verwendeten die internationalen Autoren mathematische Modellierung und simulierten die physikalischen Bedingungen, unter denen ein Blitz wahrscheinlich stammt.
«Wir haben erklärt, wie photoelektrische Ereignisse auftreten, welche Bedingungen in ThunderClouds sein müssen, um die Elektronenkaskade zu initiieren, und was die Vielzahl von Funksignalen verursacht, die wir in Wolken alle vor einem Blitzschlag beobachten», sagte Zaid Pervez, ein Doktorand in der elektrischen Ingenieurwesen. «Um unsere Erklärung zur Lightning -Initiierung zu bestätigen, habe ich unsere Ergebnisse mit früheren Modellierung, Beobachtungsstudien und meiner eigenen Arbeiten an einer Art Blitze, als kompakte Intercloud -Entladungen bezeichnet, verglich, die normalerweise in kleinen, lokalisierten Regionen in Thunderclouds auftreten.»
Sie wollten auch Beobachtungen des sogenannten „dunklen Blitzes“ oder eines terrestrischen Gammastrahlenblitzes erklären.
Die unsichtbaren Röntgenbursts bestehen aus den Blitzen, die in unserer Atmosphäre hergestellt werden. Sie werden oft ohne Lichtblitze und Radio -Bursts produziert, die bei stürmischem Wetter vertraute Blitze sind. Die Forscher wollten wissen warum.
«In unserer Modellierung erzeugen die von relativistischen Elektronenlawinen erzeugten energiegeladenen Röntgenstrahlen neue Samenelektronen, die durch den photoelektrischen Effekt in der Luft angetrieben werden und diese Lawinen schnell verstärken», sagte Pasko.
„Diese außer Kontrolle geratene Kettenreaktion kann nicht nur in sehr kompakten Volumina hergestellt werden, sondern kann auch mit sehr variabler Stärke auftreten, die häufig zu nachweisbaren Röntgenniveaus führt, während sie von sehr schwachen optischen und Radioemissionen begleitet werden. Dies erklärt, warum diese Gammastrahlenblitze aus Quellenregionen hervorgehen können, die optisch dunkel und radio-still schweigen erscheinen.»
Die internationale Studie wurde am Montag in der veröffentlicht Journal of Geophysical Research.
