Välgusähvatustel on iseloomulikud siksakilised kujundid ja füüsikud on pikka aega mõelnud, miks. Nüüd John Lowke ja Endre Szili Lõuna-Austraalia ülikoolis on teinud arvutused, mis võiksid seda käitumist selgitada.
Duo lõi mudeli, mis kirjeldab äikesepilved maapinnaga ühendavate äikesepilvede – ioniseeritud õhu kanalite – ebatavalist levikut. Nad väidavad, et siksakilised sammud on seotud väga erutatud, metastabiilsete hapnikuaatomitega, mis muudavad elektrivoolu õhu läbimise palju lihtsamaks.
Tundub, et välk levib mitme sammuna, millesse on kaasatud juhid, mis on kümnete meetrite pikkused ja pärinevad äikesepilvedest. Liider süttib umbes 1 µs, kui vool voolab, luues sammu. Seejärel tumeneb kanal kümneteks mikrosekunditeks, millele järgneb järgmise helendava sammu moodustumine eelmise liidri lõpus – mõnikord koos hargnemisega. Seda protsessi korratakse, et luua tuttav sakiline välgunoolkuju. Selle protsessi kurioosne aspekt on see, et kui aste on valgustatud ja tumenenud, siis see enam ei sütti – hoolimata sellest, et on osa juhtivast kolonnis.
Teadaolevalt on see astumine vastutav välgujoontes leiduvate iseloomulike siksakiliste mustrite eest, kuid selle nähtuse taga oleva füüsika kohta on mitu vastamata küsimust. Eelkõige on suures osas saladuseks jäänud juhte äikesepilvedega ühendavate tumedate, kuid juhtivate sammaste olemus.
Singlet delta hapnik
Lowke ja Szili arvutasid oma uuringus, et astmeline käitumine võib olla seotud väga ergastatud hapnikumolekulide kogunemisega, mida nimetatakse "singlet delta metastabiilseks hapnikuks". Nende molekulide kiirguse eluiga on ligikaudu üks tund ja need põhjustavad elektronide eraldumist negatiivsetest hapnikuioonidest, suurendades neid ümbritseva õhu juhtivust.
Füüsik, kes taltsutab välku
Duo viitab sellele, et aeg järjestikuste etappide vahel vastab ajale, mis on vajalik metastabiilsete molekulide piisava kontsentratsiooni kogunemiseks juhtotstesse. See suurendab otsa elektrivälja, muutes järgmises etapis võimalikuks edasise ioniseerimise. Lisaks teevad teadlased ettepaneku, et singlett-delta hapniku kõrge kontsentratsioon peaks püsima varasemates etappides, võimaldades neil etappidel säilitada oma elektrijuhtivust isegi ilma püsiva elektriväljata.
Lowke ja Szili loodavad, et selle protsessi parem mõistmine võib viia uute tehnikate ja rangemate eeskirjadeni hoonete kaitsmiseks pikselöögi eest. See võib minimeerida äikese põhjustatud majanduslikku ja keskkonnakahju, vähendades samas ohtu elule ja tervisele.
Uuringut kirjeldatakse artiklis Journal of Physics D: Rakendusfüüsika.
