Zibens ir pētīts gadsimtiem ilgi, taču to dabā joprojām ir daudz neskaidru. Kā rodas izlāde mākonī, kas ir bumbas zibens, kāpēc negaisa laikā tiek izstaroti gamma kvanti - uz šiem jautājumiem vēl ir jāatbild. RIA Novosti runā par jaunākajiem pētījumiem atmosfēras elektrības jomā.
"Zibens ir elektriska izlāde, kas pārvietojas atmosfērā pa plānu karstu plazmas kanālu - vadītāju - no mākoņa uz zemi, starp mākoņiem vai paceļas no augstām ēkām," saka Aleksandrs Kostinskis, fizikas un matemātikas doktors, RIA Novosti nosauktā MIEM direktora vietnieks. … A. N. Tikhonova, starptautiskā projekta "Zibens un to izpausmes" dalībniece, kuru atbalsta Izglītības un zinātnes ministrija un Krievijas Zinātnes fonds.
Mākonis ir nepieciešams, lai zibens notiktu. Celies uz augšu, tas izplešas, atdziest, tajā veidojas nelieli ūdens pilieni, sniegpārslas, krusa un daudzas citas dažāda lieluma daļiņas, kuras sauc par hidrometeoriem. Faktiski mākoņa iekšpusē veidojas aerosols, tā daļiņas berzē viena pret otru un iegūst dažādu zīmju lādiņus.
Pēc mitruma kondensācijas mākonis nedaudz uzsilst un paceļas augstāk, ievelkot apkārtējo gaisu. Tāpēc pērkona negaisu pavada pastiprināts vējš. Mākoņa iekšienē tiek pievienoti pozitīvi un negatīvi uzlādētu daļiņu slāņi, nokrišņi, sākas mākoņu iekšējās izlādes, dažas no tām sasniedz zemi.
Pēc spēcīgas zibens izlādes zemē sprite parādās augšējā atmosfērā.
Zibens kanāls vada spēcīgu elektrisko strāvu, pateicoties plazmai - ļoti jonizētai gāzei. Ātrgaitas fotokameru fotoattēli parāda, kā zibens vadītājs virzās uz priekšu, kad tas pārvietojas. Viņam kļūstot tuvāk zemei, no augstiem punktiem - debesskrāpjiem, TV torņiem - augošie vadītāji steidzas uz viņu. Caur pievienoto kanālu plūst jaudīga strāva ar ātrumu, kas ir tikai vairākas reizes mazāks par gaismas ātrumu. Tieši šo zibspuldzi mēs redzam, kad to iespaido zibens.
“Mēs novērojam zibens, kad tas ir liels, enerģisks, izšauj, nogalina dzīvniekus, izslēdz aprīkojumu. Bet tā rašanās brīdis mākonī jau simts gadus ir palicis par vienu no galvenajiem zinātniskajiem noslēpumiem,”turpina zinātnieks.
Šim rādītājam ir daudz hipotēžu, kas ir ļoti sarežģīti un neizskaidro visas novērotās parādības. Izmērīts: lai izietu cauri tikai vienam gaisa centimetram, nepieciešams trīsdesmit tūkstošu voltu spriegums. Tas nozīmē, ka mākonī jābūt ļoti spēcīgiem elektriskajiem laukiem, bet mērījumi dod vairākas reizes zemākas vērtības.
Reklāmas video:
“Katru sekundi apmēram simts zibens iesit zemē, un neviens nezina, kā tie rodas. Turklāt fizikālie mērījumi rāda, ka tiem nevajadzētu veidoties mākoņos,”atzīmē Kostinskis.
Zibens spērienu fotogrāfija ar laiku.
Bumbas zibens
Atsevišķa mīkla ir bumbiņas zibens. Ir zināmi tūkstošiem pierādījumu par to no dažādiem vēsturiskiem laikmetiem, zinātnieki pat laboratorijā eksperimentāli ieguva “sfēriskus plazmas veidojumus”, taču nav iespējams pierādīt, ka šī ir pētāmā dabas parādība. Galvenais jautājums (papildus kodolizācijai) ir iemesls, kāpēc lādēts plazmas receklis atmosfērā pastāv tik ilgi - sekundes un minūtes. Teorētiski bez ārējas padeves tai vajadzētu atdzist sekundes tūkstošdaļās, zaudējot vadītspēju.
Daži pētnieki pieņēma, ka bumbas zibens ir optisks efekts, bet pirms vairākiem gadiem ķīniešu zinātnieki ātrgaitas kamerā ar optisko spektrometru nofilmēja bumbiņas mirdzumu, kas ilga gandrīz sekundi. Tas maz precizēja parādības būtību, bet apstiprināja tās realitāti.
Vairāk noslēpumu
1989. gadā, pateicoties satelītiem, tika atklāts pilnīgi jauns atmosfēras elektrības tips - sprites. Tie rodas 70-85 kilometru augstumā elektriskajā laukā, kas veidojas pēc spēcīga zibens spēriena zemē, kad mākoņa apakšējā daļa ir izlādējusies. No kosmosa mēs redzējām zilas un milzu sprauslas - liela garuma elektriskās izlādes. To izcelsme ir pērkona mākoņu virsotnēs un sasniedz 90 kilometru augstumu.
Jet - izlāde no mākoņa līdz 90 kilometru augstumam. Mauna Kea observatorija, Havaju salas.
1991. gadā amerikāņu satelīti pērkona negaisa laikā reģistrēja gamma staru pārrāvumus, tas ir, cietus rentgena starus. Šie dati tika nekavējoties klasificēti, nolemjot, ka kaut kur tiek veikti zemes kodolizmēģinājumi. Trīs gadus vēlāk, pārliecinājies, ka starojuma avots ir pērkona negaiss, novērojumu rezultāti tika publicēti.
“Šādas enerģijas kvantas reti nonāk uz Zemes, pat no saules uzliesmojumiem. Izrādās, ka mākonis darbojas kā elementāru daļiņu, proti, elektronu un, iespējams, pozitronu, paātrinātājs. Šo zonu sauc par atmosfēras augstas enerģijas fiziku,”saka Aleksandrs Kostinskis.
2000. gados izrādījās, ka mākoņa iekšpusē aptuveni desmit kilometru augstumā radio izstarošanas avoti ir izveidoti daudz jaudīgāki nekā zibens pavadošie. Tās ilgst tikai dažas mikrosekundes. Tos sauca par kompaktajām intracloud izlādēm. Pagaidām nav vispārpieņemtas teorijas par viņu izskatu.
Joprojām mazinās interese par elektrības izlādēm citu Saules sistēmas planētu atmosfērā. Tika iegūti negaisa attēli uz Jupitera un Saturna, novērojumi radio diapazonā parādīja izlādes Urānā un Neptūnā. Jautājums par Venēru joprojām nav atklāts. Bet uz Marsa un Titāna nav negaisa.
Pēc Kostinska teiktā, zibens zinātne tagad piedzīvo īstu uzplaukumu. Galu galā pērkona negaiss un zibens ir ļoti bīstamas, destruktīvas dabas parādības. Turklāt zinātnieki saskaras ar praktiskiem uzdevumiem - pasargāt cilvēkus un dzīvniekus no atmosfēras izplūdēm, būvēm, vējdzirnavām, lidmašīnām.
Zibens izlādējas atmosfērā Jupitera nakts pusē. Galileo Orbiter, 1998. gads.
Tatjana Pičugina