Munja se proučava stoljećima, ali još uvijek postoji puno nejasnog u njihovoj prirodi. Kako nastaje iscjedak u oblaku, što je kuglasta munja, zašto se gama kvanta emitira tijekom grmljavinske oluje - na ta pitanja još nije odgovoreno. RIA Novosti govori o najaktualnijim istraživanjima u području atmosferske električne energije.
"Munja je električni iscjedak koji se kreće u atmosferi duž tankog vrućeg plazma kanala - vodeći - od oblaka do zemlje, između oblaka ili se diže iz visokih zgrada", kaže Alexander Kostinsky, doktor fizike i matematike, zamjenik ravnatelja MIEM-a imenovan po … A. N. Tikhonova, sudionica međunarodnog projekta "Munja i njihove manifestacije", koji su podržali Ministarstvo obrazovanja i znanosti i Ruska zaklada za znanost.
Oblak je potreban da bi se pojavile munje. Dižući se, širi se, hladi, male kapljice vode, snježne pahulje, tuča i mnoge druge čestice različitih veličina koje se nazivaju hidrometeori. Zapravo se unutar oblaka formira aerosol, njegove čestice trljaju se jedna o drugu i stječu naboje različitih znakova.
Nakon kondenzacije vlage, oblak se malo zagrijava i diže više, povlačeći se u okolni zrak. Zbog toga su grmljavinske oluje popraćene pojačanim vjetrovima. Unutar oblaka dodaju se slojevi pozitivno i negativno nabijenih čestica, padaju kiše, počinju ispuštanja unutar oblaka, neki od njih dosežu zemlju.
Sprite se pojavljuje u gornjoj atmosferi nakon snažnog gromobrana u zemlju.
Kanal munje provodi snažnu električnu struju zahvaljujući plazmi - visoko ioniziranom plinu. Fotografije brzih kamera pokazuju kako se munja razgraničava dok se kreće. Kako se približava tlu, s visokih točaka - nebodera, TV kula - vođe u usponu jure prema njemu. Snažna struja teče kroz spojeni kanal brzinom samo nekoliko puta manjom od brzine svjetlosti. To je taj bljesak koji vidimo kada ih pogodi munja.
„Promatramo munje kada je velika, energična, pali vatre, ubija životinje, onesposobljava opremu. No trenutak svog nastanka u oblaku ostao je jedna od glavnih znanstvenih misterija već stotinu godina , nastavlja znanstvenik.
Mnogo je složenih hipoteza u vezi s tim rezultatom i ne objašnjavaju sve promatrane pojave. Izmjereno: Za probijanje samo jednog centimetra zraka potreban je napon od trideset tisuća volti. To znači da u oblaku moraju biti vrlo jaka električna polja, ali mjerenja daju nekoliko puta niže vrijednosti.
Promotivni video:
"Svake sekunde stotinjak munje pogodi tlo i nitko ne zna kako potiču. Štoviše, fizička mjerenja pokazuju da se ne bi trebala formirati u oblacima ", napominje Kostinsky.
Vremenska fotografija udara munje.
Kuglasta munja
Zasebna zagonetka su kuglične munje. Poznate su tisuće dokaza o tome iz različitih povijesnih epoha, znanstvenici su čak eksperimentalno dobili „sferne formacije plazme“u laboratoriju, ali nije moguće dokazati da je to prirodni fenomen koji se proučava. Glavno je pitanje (osim nukleacije) zašto nabijeni ugrušak plazme postoji u atmosferi toliko dugo - sekundi i minuta. Teoretski, bez vanjskog punjenja, trebao bi se ohladiti u tisućama sekunde, gubeći vodljivost.
Neki su istraživači pretpostavili da je kuglana munja optički učinak, ali prije nekoliko godina kineski su znanstvenici snimili sjaj kugle tijekom udara munje, koji su trajali gotovo sekundu, na kameri velike brzine s optičkim spektrometrom. Ovo je malo pojasnilo prirodu pojave, ali potvrdilo je njenu stvarnost.
Više misterija
1989. godine zahvaljujući satelitima otkrivena je potpuno nova vrsta atmosferskog elektriciteta - sprites. Nastaju na nadmorskoj visini od 70-85 kilometara u električnom polju, koje nastaje nakon snažnog udara munje u zemlju, kada se donji dio oblaka ispušta. Iz svemira smo vidjeli plave mlaznice i divovske mlaznice - električne pražnjenje velike duljine. Podrijetlo su na vrhovima grmljavine i dosežu visinu od 90 kilometara.
Jet - iscjedak ide iz oblaka do visine do 90 kilometara. Opservatorij Mauna Kea, Havaji.
Godine 1991. američki sateliti zabilježili su rafalne gama zrake, odnosno tvrde rendgen zrake, tijekom grmljavinske oluje. Ti su podaci odmah klasificirani, odlučivši da se negdje provode zemaljska nuklearna ispitivanja. Tri godine kasnije, nakon što su bili sigurni da su izvor zračenja grmljavinske oluje, rezultati opažanja objavljeni su.
"Takvi energetski kvanti rijetko dolaze na Zemlju, čak ni iz solarnih bljeskova. Ispada da oblak djeluje kao akcelerator elementarnih čestica, naime elektrona i, možda, positrona. To se područje naziva atmosferska visokoenergetska fizika ", kaže Alexander Kostinsky.
U 2000-im se pokazalo da se unutar oblaka na nadmorskoj visini od oko deset kilometara formiraju izvori radio emisije koji su mnogo moćniji od onih koji prate munje. Traju samo nekoliko mikrosekundi. Nazvali su ih kompaktnim unutarnje ispustima. Još ne postoji općenito prihvaćena teorija o njihovom pojavljivanju.
Interes za električno pražnjenje u atmosferi drugih planeta Sunčevog sustava još uvijek nije velik. Dobijene su slike grmljavinskog nevremena na Jupiteru i Saturnu, a opažanja u radijskom rasponu pokazala su pražnjenje Urana i Neptuna. Pitanje s Venerom još uvijek je otvoreno. Ali na Marsu i Titanu nema grmljavinske oluje.
Prema Kostinskyju, znanost o munji sada doživljava pravi procvat. Uostalom, grmljavina i munja su vrlo opasni, razorni prirodni fenomeni. Osim toga, znanstvenici su suočeni s praktičnim zadacima - zaštititi ljude i životinje od atmosferskih pražnjenja, građevina, vjetrenjača, zrakoplova.
Munja se ispušta u atmosferu na noćnoj strani Jupitera. Galileo Orbiter, 1998.
Tatjana Pichugina