稲妻の閃光は独特のジグザグ形状をしており、物理学者は長い間その理由を疑問に思ってきました。 今、 ジョン・ローク & エンドレ・シリ 南オーストラリア大学では、この動作を説明できる計算を行いました。
デュオは、雷雲を地面に接続する「稲妻リーダー」（イオン化された空気のチャネル）の異常な伝播を説明するモデルを作成しました。 彼らは、ジグザグのステップが高度に励起された準安定酸素原子に関連していることを提案しています。これにより、電流が空気中を流れやすくなります。
稲妻は、長さ数十メートルの雷雲から発生するリーダーを含む一連のステップで伝播するように見えます。 電流が流れるとリーダーが約 1 µs 点灯し、ステップが作成されます。 その後、チャネルは数十マイクロ秒間暗くなり、続いて前のリーダーの終わりに次の発光ステップが形成されます。分岐が発生することもあります。 このプロセスを繰り返して、おなじみのギザギザの稲妻の形を作成します。 このプロセスの興味深い側面は、ステップが点灯して暗くなると、導電性の柱の一部であるにもかかわらず、再び点灯しないことです。
この足踏みは、稲妻に見られる独特のジグザグ パターンの原因であることが知られていますが、この現象の背後にある物理学については、いくつかの未解決の問題があります。 特に、リーダーを雷雲に接続する暗いが導電性の柱の性質は、ほとんど謎のままです.
一重項デルタ酸素
Lowke と Szili の研究では、足踏み動作は「一重項デルタ準安定酸素」と呼ばれる高度に励起された酸素分子の蓄積に関連している可能性があると計算されています。 これらの分子は約 XNUMX 時間の放射寿命を持ち、電子を負の酸素イオンから引き離し、周囲の空気の伝導率を高めます。
雷を飼いならす物理学者
デュオは、連続するステップ間の時間は、十分な濃度の準安定分子がリーダーの先端に蓄積するのに必要な時間に対応することを示唆しています。 これにより、先端の電場が増加し、次のステップでさらにイオン化が可能になります。 さらに、研究者らは、高濃度の一重項デルタ酸素が初期の段階で耐え、維持電界がなくてもこれらの段階で電気伝導性を維持できるようにすることを提案しています。
Lowke と Szili は、このプロセスをよりよく理解することで、落雷から建物を保護するための新しい技術とより強力な規制につながることを期待しています。 これにより、落雷による経済的および環境的損害を最小限に抑えながら、生命と手足への脅威を軽減できます。
研究はで説明されています Journal of Physics D: 応用物理学.
