Munja na Zemlji je izazvana snažnom lančanom reakcijom iz svemira

Novi model možda konačno otkriva odakle olujni oblaci dobijaju svoju nedostajuću energiju. Energija potrebna za grmljavinske oluje mogla bi poticati od lavine elektrona donetih putem vanzemaljskih kosmičkih zraka.

Naučnici su već znali da je munja električno pražnjenje između grmljavinskih oblaka i Zemljine površine, ali je vekovima misterija kako olujni oblaci dobijaju električno polje dovoljno snažno da izbaci munju.

Preporučujemo

Nova studija koristi kompjuterske modele za otkrivanje da su munje rezultat moćne lančane reakcije koja počinje u svemiru.

„Naši nalazi daju prvo precizno, kvantitativno objašnjenje kako munja počinje u prirodi. Povezujemo rendgenske zrake, električna polja i fiziku elektronskih lavina“, kaže Viktor Pasko iz Škole za elektrotehniku i kompjutersku nauku Pensilvanijskog državnog univerziteta.

Poznato je da je elektičnu prirodu munje 1752. godine potvrdio Bendžamin Frenlin u eksperimentu sa letećim zmajem. Uprkos tom otkriću, podaci koje su sakupili avioni i leteći baloni pokazuju da je električno polje potrebno da se elektroni sliju dole na Zemlju oko 10 puta veće nego ono što je izmereno unutar olujnih oblaka.

Postoje dve suparničke teorije o načinu dešavanja munje. Prva, atmosferski statički elektricitet, kaže da frikcija između komada leda u olujnim oblacima odvaja negativno naelektrisane elektrone od atoma, izazivajući njihovo gomilanje dok ne jonizuju čestice u atmosferi ispod njih, oslobađajući dovoljno elektrona da se sjure ka tlu.

U drugoj teoriji, ova početna jonizacija postiže se putem kosmičkih zraka – visokoenergetske subatomske čestice (uglavnom protoni) iz svemira koje udaraju u gornju atmosferu.

Ovi zraci dolaze od Sunca, stelarnih eksplozija zvanih superove, brzovrtećih neutronskih zvezda poznatih kao pulsari i drugih, nepoznatih izvora. Kad kosmičke čestice udare u atmosferu, uzrokuju ispad elektrona koji se završava udarom munje.

Istraživači su koristili podatke dobijene od senzora na tlu, satelita i posmatračkih aviona na velikoj visini. Informacije su uporedili sa matematičkim modelom koji simulira uslove u olujnom oblaku pre udara.

Simulacije su podržale teoriju kosmičkih zraka, pokazujući da elektroni proizvedeni veoma brzim protonima ubrzavaju duž linija električnog polja i umnožavaju se dok udaraju molekule u atmosferi, kao što su azot i kiseonik. To dovodi do lavine elektrona, proizvodeći visokoenergetske fotone koji iniciraju munju.

Model takođe objašnjava zašto se bljeskovi gama-zraka, visokoenergetskih fotona, i rendgenskih zraka dešavaju pre udara munje.

„U našem modelu, visokoenergetski rendgenski zraci proizvedeni elektronskim lavinama stvaraju nove elektrone pokretane fotoelektričnim efektom u vazduhu, brzo povećavajući te lavine“, kaže Pasko.

Osim što je proizvedena u veoma kompaktnim količinama, ova lančana reakcija može da se desi u vrlo varijabilnim jačinama, često dovodeći do primetnih nivoa rendgenskih zraka, praćeno veoma slabim optičkim i radio emisijama. To objašnjava zašto bljeskovi gama-zraka mogu da dođu iz regiona koji izgledaju optički prigušeno i bez radio-signala.

(Telegraf Nauka/Live Science)