Fulgerele au forme distinctive în zig-zag, iar fizicienii s-au întrebat de mult de ce. Acum, John Lowke și Endre Szili de la Universitatea din Australia de Sud au făcut calcule care ar putea explica acest comportament.
Duo-ul a creat un model care descrie propagarea neobișnuită a „liderilor fulgerului” – canale de aer ionizat – care conectează norii de tunere la pământ. Ei propun că pașii în zig-zag sunt asociați cu atomi de oxigen metastabili, foarte excitați, ceea ce face mult mai ușor curgerea curentului electric prin aer.
Fulgerul pare să se propagă într-o serie de pași care implică lideri, care au o lungime de zeci de metri și provin din nori de tunet. Un lider se va aprinde timp de aproximativ 1 µs pe măsură ce curentul curge, creând un pas. Apoi canalul se va întuneca timp de zeci de microsecunde, urmat de formarea următoarei trepte luminoase la sfârșitul liderului anterior – uneori cu ramificare. Acest proces se repetă pentru a crea o formă familiară de fulger zimțat. Un aspect curios al acestui proces este că, odată ce o treaptă s-a luminat și s-a întunecat, nu se aprinde din nou - în ciuda faptului că face parte din coloana conducătoare.
Se știe că acest pas este responsabil pentru modelele distinctive în zig-zag găsite în dungile fulgerelor, dar există câteva întrebări fără răspuns despre fizica din spatele acestui fenomen. În special, natura coloanelor întunecate, dar conductoare, care leagă liderii de nori de tunete, a rămas în mare parte un mister.
Singlet delta oxigen
În studiul lor, Lowke și Szili calculează că comportamentul în trepte ar putea fi conectat la o acumulare de molecule de oxigen foarte excitate numite „oxigen metastabil singlelet delta”. Aceste molecule au o durată de viață radiativă de aproximativ o oră și determină detașarea electronilor de ionii negativi de oxigen - sporind conductivitatea aerului din jurul lor.
Fizicianul care îmblânzește fulgerul
Cei doi sugerează că timpul dintre etapele succesive corespunde timpului necesar pentru ca concentrațiile suficiente de molecule metastabile să se acumuleze la vârfurile liderului. Acest lucru crește câmpul electric la vârf, făcând posibilă ionizarea ulterioară în pasul următor. În plus, cercetătorii propun că concentrațiile mari de oxigen singlet delta ar trebui să reziste în etapele anterioare, permițând acestor pași să-și mențină conductivitatea electrică, chiar și fără un câmp electric de susținere.
Lowke și Szili speră că o mai bună înțelegere a acestui proces ar putea duce la noi tehnici și reglementări mai stricte pentru protejarea clădirilor împotriva loviturilor de fulgere. Acest lucru ar putea minimiza daunele economice și de mediu cauzate de fulgere, reducând în același timp amenințarea la adresa vieții și a membrelor.
Cercetarea este descrisă în Jurnalul de fizică D: Fizică aplicată.
