Mennydörgős mennykő

A villámlás egy természetben előforduló elektrosztatikus kisülés, melynek során során két elektromosan töltött légköri régió ideiglenesen kiegyenlítődik egymással, az elektromos töltések tekintetében. Egy átlag villámlás során több mint egy gigajoule energia is felszabadulhat. A kisülés során elektromágneses sugárzás, forró plazma, ragyogó fényfelvillanás vagy fekete test sugárzás is létrejöhet. Villám előfordulhat egyetlen felhő két régiója-, két felhő-, valamint egy felhő és a földfelszín valamely objektuma között.

A villámok bölcsői a felhők, melyek általában úgy jönnek létre, hogy a meleg nedves levegő magasra emelkedik, ahol lehűl és a vízcseppek kicsapódnak benne. Ebből zivatarok úgy keletkezhetnek, ha az így kialakuló felhő gyorsan nő nagyon nagyra, miközben egyre több vízgőzt vesz fel. Ezt szinte mindig csapadék és erős széllökések követik, és persze villámlás.

A villámlás talán ritkának tűnhet, de bolygónkon óránként több százezer villámcsapás történik, Magyarországon például minden négyzetkilométeren évente legalább kettő.

A kaliforniai egyetemen David Romps professzor 2014-ben kifejlesztett egy légköri modellt, mely szerint a Föld hőmérsékletének minden egy Celsius fokos emelkedése nyomán a villámok 12 százalékkal válnak majd gyakoribbá. Alátámasztani látszik ezt, hogy holland kutatók vizsgálatai szerint, az alaszkai és kanadai erdőkben villámlással induló tűzesetek száma az elmúlt 40 évben, évente 2–4 százalékkal nőtt.

“Mindazonáltal a mai napig nem értjük túl jól a villámokat. Egy filmre vett villámcsapás lassított felvételének analitikája világosan megmutatja, hogy a kisülés lépésről lépésre halad előre. Időnként rövid szünetet tart, mielőtt továbbhaladna” - mondta el Dr. Alejandro Luque, a spanyolországi Granadában található Andalúzia Asztrofizikai Intézet kutatója. Ennek magyarázatára még csak konszenzusosan elfogadott elméleteink sincsenek, csupán néhány tanulmány.

Ködfénykisülések

Dr. Luque úgy véli, a ködfénykisülések tanulmányozása segíthet a probléma jobb megértésében, a villámok titkainak megismerésében. Ezek a kisülések 50-90 kilométer magasan fordulnak elő és évekig még a létezésünkben is kételkedtek, mivel a földről csak nagyon nehezen észlelhetőek. Dr. Luque is elsősorban kutatórepülőgépek által készített képek segítségével tanulmányozta őket.

A vörös lidércek fizikáját azért könnyebb tanulmányozni, mert ilyen nagy magasságban kevés a levegő, ezért az elektromos kisülések lassabban és hidegebb hőmérsékleten történnek. Egy villámlás hőmérséklete magasabb, mint amit a nap felszínén mérhetnénk, ugyanakkor Dr. Luque szerint a ködfénykisülések nagyjából azonos hőmérsékletűek, mint a környező levegő.

A vörös lidércek csatornái szalagoknak nevezett vékony szálakból állnak. Ahogy a szalagok terjednek néhány csomópontjuk a többinél fényesebben és hosszabb ideig ragyog.

A lidércek fénye az elektronok viselkedésének következménye - magyarázta Dr Luque. Némelyik szakaszán a lidérc elektronjai hozzákapcsolódnak a levegő molekuláihoz, és ez megnöveli az elektromos mező erősségét, fényesebb ragyogást eredményezve.

A kulcs a magasság lehet

"A villámlások során alacsonyabb magasságokban több a levegőmolekula, és az elektronok hozzájuk történő kapcsolódása kissé másképp is történhet, lépcsőzetes mintát eredményezve" - Dr. Luque szerint. A tudós eLightning projektjén keresztül szeretne fényt deríteni ennek valószínűségére.

A hipotézis tavaly született, tanítványával Alejandro Malagón-Romeróval közösen munka során. A csapat most egy olyan villámszimulációs modell felállításán dolgozik, mellyel tesztelhetik, hogy az elmélet magyarázza-e a lépcsőzetes terjedést.

A villámok viselkedésének jobb megértése a gyakorlatban segíthet csökkenteni például az elektromos vezetékek körüli kisülések okozta veszélyeket, amennyiben rájövünk, hogyan lehet minimalizálni azokat. A kisülések mechanizmusainak megértése ugyanakkor fejlesztheti az ipari hulladék gázok fertőtlenítésére használt berendezések, vagy a fénymásolók technológiáját, hiszen ezekben az eszközökben felhasználjuk a jelenséget. Bárhonnan is nézzük, csak nyerhetünk vele.

(Kép: NASA, Wikipédia, Pixabay)