Lynglimt har karakteristiske sikk-sakk-former og fysikere har lenge lurt på hvorfor. Nå, John Lowke og Endre Szili ved University of South Australia har gjort beregninger som kan forklare denne oppførselen.
Duoen laget en modell som beskriver den uvanlige forplantningen av "lynledere" - kanaler med ionisert luft - som forbinder tordenskyer til bakken. De foreslår at sikk-sakk-trinnene er assosiert med svært eksiterte, metastabile oksygenatomer - som gjør det mye lettere for elektrisk strøm å flyte gjennom luften.
Lyn ser ut til å forplante seg i en rekke trinn som involverer ledere, som er titalls meter lange og stammer fra tordenskyer. En leder vil lyse opp i omtrent 1 µs mens strømmen flyter, og skaper et trinn. Deretter vil kanalen mørkne i titalls mikrosekunder, etterfulgt av dannelsen av det neste lysende trinnet på slutten av forrige leder – noen ganger med forgrening. Denne prosessen gjentas for å skape en kjent, tagget lyn-form. Et merkelig aspekt ved denne prosessen er at når et trinn først har lyst opp og mørknet, lyser det ikke opp igjen – til tross for at det er en del av dirigentsøylen.
Denne steppingen er kjent for å være ansvarlig for de karakteristiske sikk-sakk-mønstrene som finnes i lynstriper, men det er flere ubesvarte spørsmål om fysikken bak dette fenomenet. Spesielt har naturen til de mørke, men likevel ledende søylene som forbinder ledere med tordenskyer, stort sett forblitt et mysterium.
Singlet delta oksygen
I sin studie beregner Lowke og Szili at stepping-atferden kan være knyttet til en opphopning av svært eksiterte oksygenmolekyler kalt "singlet delta metastabilt oksygen". Disse molekylene har en strålingslevetid på omtrent en time, og får elektroner til å løsne fra negative oksygenioner - noe som øker ledningsevnen til luften som omgir dem.
Fysikeren som temmer lyn
Duoen antyder at tiden mellom påfølgende trinn tilsvarer tiden som kreves for at tilstrekkelige konsentrasjoner av de metastabile molekylene skal samle seg ved lederspissene. Dette øker det elektriske feltet på spissen, noe som gjør ytterligere ionisering mulig i neste trinn. I tillegg foreslår forskerne at høye konsentrasjoner av singlett delta oksygen bør holde ut i tidligere trinn, slik at disse trinnene kan opprettholde sin elektriske ledningsevne, selv uten et vedvarende elektrisk felt.
Lowke og Szili håper at en bedre forståelse av denne prosessen kan føre til nye teknikker og sterkere regler for å beskytte bygninger mot lynnedslag. Dette kan minimere den økonomiske og miljømessige skaden forårsaket av lyn, samtidig som trusselen mot liv og lemmer reduseres.
Forskningen er beskrevet i Journal of Physics D: Anvendt fysikk.
