แสงวาบมีรูปร่างซิกแซกที่โดดเด่น และนักฟิสิกส์สงสัยมานานแล้วว่าทำไม ตอนนี้, จอห์น โลว์เก้ และ เอนเดร ซิลี ที่มหาวิทยาลัยเซาท์ออสเตรเลียได้ทำการคำนวณที่สามารถอธิบายพฤติกรรมนี้ได้
ทั้งคู่สร้างแบบจำลองที่อธิบายการแพร่กระจายที่ผิดปกติของ "ผู้นำสายฟ้า" ซึ่งเป็นช่องทางของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออน ซึ่งเชื่อมต่อเมฆฝนฟ้าคะนองกับพื้น พวกเขาเสนอว่าขั้นตอนซิกแซกนั้นเกี่ยวข้องกับอะตอมออกซิเจนที่มีความตื่นเต้นสูงและแพร่กระจายได้ ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอากาศได้ง่ายขึ้นมาก
สายฟ้าดูเหมือนจะแพร่กระจายเป็นชุดของขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับผู้นำ ซึ่งมีความยาวหลายสิบเมตรและเกิดจากเมฆฝนฟ้าคะนอง ตัวนำจะสว่างขึ้นประมาณ 1 µs ตามกระแสที่ไหล ทำให้เกิดขั้น จากนั้นช่องสัญญาณจะมืดลงเป็นเวลาหลายสิบไมโครวินาที ตามมาด้วยการก่อตัวของขั้นตอนการส่องสว่างถัดไปที่ส่วนท้ายของผู้นำคนก่อน - บางครั้งก็เกิดการแตกแขนง กระบวนการนี้ทำซ้ำเพื่อสร้างรูปทรงสายฟ้าหยักที่คุ้นเคย แง่มุมที่น่าสงสัยของกระบวนการนี้คือ เมื่อขั้นตอนหนึ่งสว่างขึ้นและมืดลง ก็จะไม่สว่างขึ้นอีก แม้จะเป็นส่วนหนึ่งของเสานำก็ตาม
เป็นที่ทราบกันดีว่าบันไดขั้นนี้มีส่วนทำให้เกิดรูปแบบซิกแซกที่โดดเด่นซึ่งพบในสายฟ้าผ่า แต่มีคำถามหลายข้อเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์นี้ที่ยังไม่มีคำตอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลักษณะของเสาที่มืดทว่านำไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อผู้นำกับเมฆฝนฟ้าคะนองนั้นยังคงเป็นปริศนาอยู่มาก
ออกซิเจนเดลต้าซิงเกิล
ในการศึกษาของพวกเขา Lowke และ Szili คำนวณว่าพฤติกรรมการก้าวอาจเชื่อมโยงกับการสะสมของโมเลกุลออกซิเจนที่มีความตื่นเต้นสูงที่เรียกว่า "ออกซิเจนเดี่ยวที่แพร่กระจายได้ของสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ" โมเลกุลเหล่านี้มีอายุการแผ่รังสีประมาณหนึ่งชั่วโมง และทำให้อิเลคตรอนหลุดออกจากไอออนออกซิเจนเชิงลบ ช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าของอากาศที่อยู่รอบๆ พวกมัน
นักฟิสิกส์ผู้ฝึกสายฟ้าแลบ
ทั้งคู่แนะนำว่าเวลาระหว่างขั้นตอนที่ต่อเนื่องกันนั้นสอดคล้องกับเวลาที่จำเป็นสำหรับความเข้มข้นที่เพียงพอของโมเลกุลที่แพร่กระจายได้เพื่อสะสมที่ส่วนปลายของผู้นำ สิ่งนี้จะเพิ่มสนามไฟฟ้าที่ส่วนปลาย ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนเพิ่มเติมในขั้นตอนต่อไป นอกจากนี้ นักวิจัยยังเสนอว่าความเข้มข้นสูงของ singlet delta oxygen ควรคงอยู่ในขั้นตอนก่อนหน้านี้ เพื่อให้ขั้นตอนเหล่านี้รักษาสภาพการนำไฟฟ้าได้ แม้จะไม่มีสนามไฟฟ้าที่ยั่งยืนก็ตาม
Lowke และ Szili หวังว่าความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการนี้อาจนำไปสู่เทคนิคใหม่ ๆ และกฎระเบียบที่เข้มงวดมากขึ้นในการปกป้องอาคารจากฟ้าผ่า สิ่งนี้สามารถลดความเสียหายทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากฟ้าผ่าได้ในขณะที่ลดภัยคุกคามต่อชีวิตและร่างกาย
งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน วารสารฟิสิกส์ D: ฟิสิกส์ประยุกต์.
