90% всех молний доходят до земли ступенями, сливаясь с возникающими перед ними более короткими разрядными каналами. Но в подробностях процессы, происходящие с зарядами, неизвестны. Ученые из Федерального исследовательского центра Института прикладной физики Российской академии наук разработали модель, описывающую возникновение небольших плазменных сгустков, из которых формируются новые каналы молнии. Исследование опубликовано в журнале Atmospheric Research.
В год на Земле наблюдают около полумиллиарда молний, а их число с каждым годом растет из-за глобального потепления. Ожидается, что к концу XXI века грозовая активность возрастет примерно на 50%. Удары молний приводят к жертвам и наносят ущерб экономике. Так, ежегодно тысячи человек погибают от удара молний, еще большее количество получают травмы. А в 2011 году удар молнии вызвал крупный сбой в работе дата-центров компаний Microsoft и Amazon. Восстановление их работы и данных потребовало около двух суток.
Процесс возникновения большинства типов молний в целом известен: отрицательные заряды кучевых облаков приводят к накоплению положительных зарядов на поверхности земли. Затем первые начинают двигаться вниз, формируя проводящие каналы. Эти каналы сливаются вместе и образуют лидер молнии, по которому передвигаются заряды. Известно, что к земле он продвигается циклами, или ступенями. В каждом из них происходит скачкообразное приращение канала. При этом вокруг конца новой ветви молнии формируется корона из миллионов вспомогательных каналов — стримеров. Они уносят избыточный заряд от лидера.
Особый интерес ученых вызывают пространственные стемы. Эти плазменные сгустки образуются на периферии короны, и именно из них формируются новые каналы молнии, прирастающие к основному. Неожиданно, что возникают они не вблизи лидера молнии, а в десятках метров от него.
Российские ученые разработали математическую модель формирования пространственных стемов. Они показали, что центры возникновения новых стемов появляются в областях, в которые очень часто попадают стримеры молнии. Их суммарный заряд приводит к сильной ионизации и накоплению положительного заряда. При удачном стечении обстоятельств данный заряд со временем превращается в пространственный стем.
«Сегодня вся наша жизнь зависит от слаботочной микроэлектроники, уязвимой к разрядам молний. Мы надеемся, что результаты нашей работы поспособствуют развитию теории молниевого разряда. Это в перспективе позволит разработать более эффективные методы защиты от молний», — отметил Артем Сысоев, младший научный сотрудник лаборатории нелинейной физики природных процессов ИПФ РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
