ومضات البرق لها أشكال متعرجة مميزة وقد تساءل الفيزيائيون منذ فترة طويلة عن السبب. الآن، جون لوك و اندريه سيلي في جامعة جنوب أستراليا حسابات يمكن أن تفسر هذا السلوك.
ابتكر الثنائي نموذجًا يصف الانتشار غير المعتاد لـ "قادة البرق" - قنوات الهواء المتأين - التي تربط السحب الرعدية بالأرض. لقد اقترحوا أن الخطوات المتعرجة مرتبطة بذرات أكسجين شديدة الإثارة والثابتة - مما يجعل من السهل جدًا تدفق التيار الكهربائي عبر الهواء.
يبدو أن البرق ينتشر في سلسلة من الخطوات التي تشمل القادة ، والتي يبلغ طولها عشرات الأمتار وتنشأ من السحب الرعدية. سوف يضيء القائد لحوالي 1 s مع التدفقات الحالية ، مما يخلق خطوة. ثم ستغمق القناة لعشرات الميكروثانية ، متبوعة بتشكيل الخطوة المضيئة التالية في نهاية القائد السابق - أحيانًا مع حدوث التفرع. تتكرر هذه العملية لإنشاء شكل صاعقة مألوف. يتمثل أحد الجوانب المثيرة للفضول في هذه العملية في أنه بمجرد أن تضيء خطوة ما وتظلم ، فإنها لا تضيء مرة أخرى - على الرغم من كونها جزءًا من عمود التوصيل.
من المعروف أن هذه الخطوة مسؤولة عن الأنماط المتعرجة المميزة الموجودة في خطوط البرق ، ولكن هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها حول الفيزياء وراء هذه الظاهرة. على وجه الخصوص ، ظلت طبيعة الأعمدة المظلمة والموصلية التي تربط القادة بالسحب الرعدية لغزًا إلى حد كبير.
أكسجين دلتا القميص
في دراستهم ، حسب لوك وسيلي أن سلوك التدرج يمكن أن يكون مرتبطًا بتراكم جزيئات الأكسجين شديدة الإثارة التي تسمى "الأكسجين القابل للاستقرار في دلتا القميص". تتمتع هذه الجزيئات بعمر إشعاعي يبلغ حوالي ساعة واحدة ، وتتسبب في انفصال الإلكترونات عن أيونات الأكسجين السالبة - مما يعزز توصيل الهواء المحيط بها.
الفيزيائي الذي يروض البرق
يقترح الثنائي أن الوقت بين الخطوات المتتالية يتوافق مع الوقت اللازم لتراكم التركيزات الكافية للجزيئات القابلة للاستقرار عند أطراف القائد. يؤدي هذا إلى زيادة المجال الكهربائي عند الطرف ، مما يجعل المزيد من التأين ممكنًا في الخطوة التالية. بالإضافة إلى ذلك ، يقترح الباحثون أن التركيزات العالية من أكسجين دلتا القميص يجب أن تستمر في الخطوات السابقة ، مما يسمح لهذه الخطوات بالحفاظ على التوصيل الكهربائي ، حتى بدون وجود مجال كهربائي مستدام.
يأمل Lowke و Szili في أن يؤدي الفهم الأفضل لهذه العملية إلى تقنيات جديدة ولوائح أقوى لحماية المباني من ضربات الصواعق. هذا يمكن أن يقلل من الضرر الاقتصادي والبيئي الناجم عن البرق مع تقليل الخطر على الحياة والأطراف.
تم وصف البحث في مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية.
