Как все-таки образуются молнии? Ученые предложили объяснение, меняющее существующие представления
Грозовые разряды питает электричеством лед
Капельки воды и мелкие частички льда, из которых состоят грозовые облака, перемещаются вместе с воздушными массами, трутся друг о друга, электризуясь при этом. Накопившиеся электростатические заряды и служат источником энергии для молний – этих гигантских искр, которые метают облака.
В расхожем объяснении природы атмосферного электричества далеко не все гладко. Уж очень велика сила грозовых разрядов, которая не укладывается в рамки имеющейся теоретической модели. Ученые это понимают и пытаются ее подправить. Например, привлекают космические лучи, которые ионизируют воздух, насыщая облака электронами, и тем самым привносят дополнительную энергию.
Исследователи из Каталонского института нанонауки и нанотехнологий (Испания), Сианьского университета Цзяотун (Китай) и Университета Стоуни Брук (США) предложили свои «поправки», обосновав их удивительным явлением природы, которое они недавно обнаружили. Обыкновенный лед - замерзшая вода – может, оказывается, давать электричество. Это не шутки - ученые конкретно вырабатывали ток в ходе экспериментов. Они подробно их описали в журнале Nature Physics.
Лед становился источником электроэнергии, когда его сгибали. Чем экспериментаторы и занимались, зажав тонкую ледяную пластину между двумя пластинками электродов. Сгибали конструкцию по чуть-чуть и осторожно, чтобы не сломать. При этом одна сторона льдинки сжималась, противоположная – растягивалась. Неравномерное механическое напряжение поляризовало лед и в нем возникал так называемый флексоэлектрический эффект. Он сродни пьезоэлектрическому, когда ток вырабатывают некоторые твердые материалы, которые просто сжимают. Или по которым ударяют. На основе пьезоэлектрического эффекта работают, к примеру, «зажигалки» в современных газовых плитах.
Сгибающийся лед генерировал флексоэлектричество в широком диапазоне – от мороза в 130 градусов Цельсия до температуры таяния.
Ученые полагают, что обнаруженный ими феномен играет существенную роль в накоплении атмосферного электричества, которое в свою очередь и придает молниям чудовищную силу.
Механизм, якобы такой: крошечные льдинки грозовых облаков сталкиваются друг с дружкой – изгибаются при этом, получая вмятины. Возникающие в результате градиенты деформации поляризуют лед, который генерирует флексоэлектричество и притягивает заряды к месту столкновения.
Когда частицы расходятся, одна из них удерживает больше электронов, другая - меньше, что сначала приводит к разделению зарядов, а потом и к молниям.
Хотя влияние трения ученые тоже не исключают.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Как водород спасет мир от смерти из-за глобального потепления