Учёные из Университета штата Пенсильвания выяснили, что молнии зарождаются при взаимодействии сильных электрических полей в грозовых облаках с электронами, которые, сталкиваясь с молекулами воздуха, порождают рентгеновское излучение. Результаты их исследования были опубликованы в Journal of Geophysical Research: Atmospheres (JGRA).
Долгое время физики предполагали, что молнии представляют собой простые электрические разряды между облаками и землёй. Однако новые данные показывают, что механизм возникновения этого явления гораздо сложнее.
Исследователи использовали математическую модель для объяснения появления рентгеновских вспышек в атмосфере перед молнией. Согласно их выводам, электроны под воздействием космических лучей ускоряются электрическими полями в облаках, сталкиваются с молекулами воздуха и создают рентгеновское излучение. Это излучение инициирует цепную реакцию, завершающуюся молнией, известную как земная гамма-вспышка.
«Наши результаты впервые предоставили точное количественное описание процесса возникновения молний в природе», — поделился профессор Виктор Пасько, руководитель исследования.
Учёные сопоставили данные модели с наблюдениями, полученными со спутников, земли и высотных самолётов. Это помогло выявить условия, при которых в облаках возникают вспышки рентгена и радиосигналы до появления молнии.
Как отметил профессор Пасько, подобная цепная реакция способна происходить в небольших пространствах, где фиксировались гамма-вспышки, и может иметь разную интенсивность. Это объясняет, почему некоторые рентгеновские вспышки в грозу не сопровождаются радиоволнами или световыми эффектами.
Ранее учёные также обнаружили, что молнии могут быть полезны для некоторых видов деревьев.