Salaman välähdyksiä on erottuva siksak-muoto, ja fyysikot ovat pitkään ihmetelleet miksi. Nyt, John Lowke ja Endre Szili Etelä-Australian yliopistossa on tehty laskelmia, jotka voisivat selittää tämän käytöksen.
Kaksikko loi mallin, joka kuvaa "salamajohtajien" - ionisoidun ilman kanavien - epätavallista leviämistä, jotka yhdistävät ukkospilvet maahan. He ehdottavat, että siksak-vaiheet liittyvät erittäin kiihtyneisiin, metastabiileihin happiatomeihin - mikä helpottaa sähkövirran kulkemista ilman läpi.
Salama näyttää etenevän useissa vaiheissa, joihin liittyy johtajia, jotka ovat kymmeniä metrejä pitkiä ja jotka ovat peräisin ukkospilvistä. Johtomerkki syttyy noin 1 µs:ksi virran kulkiessa luoden askeleen. Sitten kanava tummuu kymmeniä mikrosekunteja, mitä seuraa seuraavan valoaskeleen muodostuminen edellisen johdon loppuun – joskus haaroittuessa. Tämä prosessi toistuu luodakseen tutun rosoisen salaman muodon. Tämän prosessin omituinen piirre on, että kun askelma on syttynyt ja tummentunut, se ei syty uudelleen – vaikka se on osa johtavaa pylvästä.
Tämän askeleen tiedetään olevan vastuussa salamajuovien erottuvista siksak-kuvioista, mutta ilmiön taustalla olevasta fysiikasta on useita vastaamattomia kysymyksiä. Erityisesti johtajia ukkospilviin yhdistävien tummien, mutta johtavien pylväiden luonne on suurelta osin jäänyt mysteeriksi.
Singlet delta happi
Lowke ja Szili laskevat tutkimuksessaan, että askelkäyttäytyminen voi liittyä erittäin kiihtyneiden happimolekyylien kerääntymiseen, joita kutsutaan "singlet-delta metastabiiliksi hapeksi". Näiden molekyylien säteilyn elinikä on noin yksi tunti, ja ne saavat elektronit irtautumaan negatiivisista happi-ioneista, mikä parantaa niitä ympäröivän ilman johtavuutta.
Fyysikko, joka kesyttää salaman
Kaksikko ehdottaa, että peräkkäisten vaiheiden välinen aika vastaa aikaa, joka tarvitaan riittävän metastabiilien molekyylien pitoisuuksien kerääntymiseen johtokärjeissä. Tämä lisää sähkökenttää kärjessä, mikä mahdollistaa lisäionisoinnin seuraavassa vaiheessa. Lisäksi tutkijat ehdottavat, että korkeiden singlettideltahappipitoisuuksien pitäisi kestää aikaisemmissa vaiheissa, jolloin nämä vaiheet voivat säilyttää sähkönjohtavuutensa jopa ilman kestävää sähkökenttää.
Lowke ja Szili toivovat, että tämän prosessin parempi ymmärtäminen voisi johtaa uusiin tekniikoihin ja tiukempiin säännöksiin rakennusten suojaamiseksi salamaniskuilta. Tämä voisi minimoida salaman aiheuttamat taloudelliset ja ympäristövahingot ja samalla vähentää hengen ja raajojen uhkaa.
Tutkimusta kuvataan Journal of Physics D: Applied Physics.
