Захватывающие видеоматериалы запечатлели момент непосредственно перед ударом молнии, когда тонкие завитки электричества спускаются с неба и поднимаются от земли, пока не сталкиваются с драматической вспышкой.

Используя высокоскоростную камеру, исследователи сделали снимки молнии, когда она поразила метеорологическую башню высотой 1066 футов (325 метров) в Пекине. Два последовательных кадра продолжительностью 2,63 микросекунды показывают момент, когда идущие вниз и вверх пальцы молнии внезапно соприкасаются, вызывая мощный электрический разряд и яркую вспышку света.

Изображения проливают свет на так называемую фазу прорыва, момент, когда пальцы молнии начинают приближаться друг к другу, но еще не соединились. Это один из «наиболее плохо изученных процессов в физике молний», но он имеет решающее значение для понимания того, куда в конечном итоге ударит молния, написали авторы в отчете, опубликованном 1 февраля в журнале.

Эти высокоскоростные видеокадры фиксируют момент связи между отрицательно заряженным лидером молнии, идущим вниз из облака, и положительно заряженным лидером, поднимающимся из вершины (синий треугольник) метеорологической башни в Пекине, Китай. Каждый кадр длится 2,63 микросекунды (0,0000263 секунды). (Изображение предоставлено: Jiang et al / Geophysical Research Letters / AGU)

«Цель удара молнии не определена с самого начала, когда она исходит из облака», - говорит соавтор исследования Рубин Цзян, физик-физик из Лаборатории наблюдений за средней атмосферой и глобальной окружающей средой Китайской академии наук. Фаза прорыва \"- это процесс, который в конечном итоге определяет объект, пораженный вспышкой молнии\".

Поскольку фаза прорыва происходит так быстро, ученые изо всех сил стараются наблюдать, что происходит в эти критические моменты. Запись с новой высокоскоростной камеры дает более четкую картину неуловимого события.

Согласно заявлению, освещение начинается, когда в облаке накапливается концентрация отрицательно заряженных частиц, вызывая накопление дополнительного положительного заряда в земле под землей. Каналы слаботочного электричества, называемые «лидерами», спускаются из облака, разделяясь на множество ответвлений. Когда эти ветви приближаются к земле, они привлекают положительно заряженных лидеров, которые прыгают с объектов внизу; это приводит к фазе прорыва, когда лидеры противоположного заряда сближаются.

Есть две теории относительно того, что происходит, когда эти лидеры встречаются. Согласно одной из теорий, оба лидера излучают несколько линий электричества, называемых «стримерами». (Думайте о лидерах как о длинных нитях, с лентами как об изношенных концах этой нити.) Согласно первой теории, несколько стримеров от обоих лидеров переплетаются, образуя единый канал раскаленной плазмы. По этому каналу может протекать электрический ток, вызывая вспышку молнии.

Однако новое исследование поддерживает иную теорию. В кадре вместо множества стримеров, сливающихся в плазменный канал, только один отрицательный стример и один положительный стример создают соединение.

Сначала на видео показан один идущий вниз лидер, движущийся к одному восходящему лидеру. Когда лидеры подходят друг к другу на расстояние 75 футов (23 м), они образуют «общую зону стримеров», и между ними появляется яркая тонкая электрическая нить, соединяющая их концы. Авторы пишут, что тонкость нити говорит о том, что в нее слились только две ленты. На следующих кадрах эта светящаяся нить быстро расширяется в толстый плазменный канал, который полностью сливает лидеры, в результате чего возникает световая вспышка.

После того, как два счастливых стримера установили соединение, остальные оставшиеся стримеры просто исчезли. Тем не менее, авторы исследования должны наблюдать больше ударов молний, ​​чтобы подтвердить, что явление всегда разворачивается таким образом, согласно заявлению.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Видео за доли секунды до сильного удара молнии