«Наше исследование показывает, как асимметрия полярностей положительных и отрицательных ионных каналов приводит к различным способам роста положительных и отрицательных каналов молнии. Это яркий пример того, как свойства большого числа отдельных элементов сложной системы сказываются на ее поведении как целого», – пояснил научный сотрудник Института прикладной физики Российской академии наук в Нижнем Новгороде Артем Сысоев.
Он и его коллега по институту Дмитрий Иудин уже много лет изучают то, как молния «выбирает» путь движения к поверхности Земли и как возникают своеобразные «ступени», разрядные каналы молний, по которым электрический заряд идет вниз. Три года назад им удалось раскрыть процесс возникновения этих ступеней и выяснить, как формируется канал, по которому разряд электричества движется в сторону поверхности Земли.
В своей новой работе российские физики раскрыли причину того, почему положительно и отрицательно заряженные половины молний формируются и движутся друг к другу принципиально по-разному. Как правило, отрицательная часть разряда движется скачкообразно, тогда как положительная половина молнии почти всегда растет непрерывно.
Проведенные Иудиным и Сысоевым расчеты указали на то, что эти различия связаны с существованием разницы в распределении напряженности электрического поля внутри так называемых стримерных корон. Так физики называют огромное множество ионных каналов, которые окружают ведущую часть положительно и отрицательно заряженной половины молнии по мере их сближения друг с другом.
Ученые обнаружили, что в стримерных коронах отрицательных молний локальные всплески электрического поля появляются примерно вдвое чаще, чем в короне положительной части разряда. Поэтому они содержат множество областей, поле внутри которых превышает порог пробоя воздуха, что позволяет им двигаться ступенчато. Положительные молнии имеют низкую вероятность появления таких областей, поэтому в большинстве случаев они развиваются непрерывно. Понимание этих различий поможет в улучшении методов защиты от молний, подытожили ученые.
Фото: pixabay.com
