Российские ученые создали математическую модель формирования электрических разрядов в облаках

К разгадке причины образования молний приблизились ученые из нижегородского Института прикладной физики

Разгадать загадку «зародыша» молнии удалось ученым из нижегородского Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук. Об исследовании «МК» рассказал ведущий научный сотрудник Лаборатории атмосферного электричества института Дмитрий Иудин.

Фото: freepik.com

— Дело в том, что измеренные в грозовом облаке электрические поля в десятки раз меньше, чем поля, которые нужны в лаборатории для возбуждения электрического разряда. Мы, как нам кажется, решили эту проблему.

— Не совсем так. Мы построили численную модель, которая объясняет, как в грозовых облаках формируется молния. И показали, что ключевую роль в этом процессе играет сведение множества плазменных каналов в единую сеть. Это создает предпосылки для формирования «зародыша» молнии даже в относительно слабых электрических полях.

— Да, тело молнии, ее лидерный канал — это плазма, причем очень горячая. Мы установили, что в результате столкновения жидкой и твердой фаз воды в грозовых облаках возникают недолго живущие плазменные образования, они называются стримеры. Сами по себе они быстро распадаются, не превращаясь в молнию. Нам с коллегами удалось показать, в каких условиях система стримеров превращается в плазму лидера молнии. Лидер — это горячий плазменный канал, проводящий каркас грозового электрического разряда.

— Да, наиболее характерные высоты, на которых образуется молния, — 6-9 километров. Это зависит еще и от широты, в которой она образуется. Например, в Аргентине могут формироваться настолько мощные конвективные потоки (конвекция — это вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается потоками и струями — прим. автора), что разряд образуется на кромке 10 километров и выше.

— Вообще, молния — это очень опасное явление. После наводнений она занимает второе место. Молния — не только потенциальная причина пожаров, но и угроза для современных слаботочных устройств, в том числе, навигационных.  

Ученые прогнозируют увеличение молниевой активности. А современные расчеты, проводимые для защиты от ударов молний не позволяют определить специфику поражения сооружений в различных уголках планеты. По ним величину и динамику тока определить практически невозможно. В связи с прогнозируемым усилением активности молний, особенно в регионах новейших геополитических интересов России (Южная Америка, Африка, Юго-Восточная Азия) основная практическая ценность нашей работы связана с совершенствованием методов защиты от этого природного явления.