Российские ученые раскрыли механизм излучения энергии молниями: установлена связь между рентгеновскими, радио- и световыми волнами с помощью лабораторных экспериментов

Специалисты из ФИАН РАН и МФТИ впервые создали детализированную временную карту излучений, сопровождающих атмосферные разряды, схожие с молниями, которые были воспроизведены в лабораторных условиях. Они проанализировали высокочастотные (10–100 МГц), сверхвысокочастотные (1–6 ГГц) излучения, а также рентгеновские и оптические в инфракрасной и ультрафиолетовой областях. Опытные исследования на установке с напряжением 1 миллион вольт продемонстрировали временные взаимосвязи различных типов излучений и места их формирования в разряде. Эти результаты поспособствуют более глубокому пониманию природы молний и улучшат системы их анализа.

Разряд формировался между двумя электродами на расстоянии 55 см: катод имел коническую форму с иглой, анод был выполнен в виде сетки. При подаче высокого напряжения инициировался разряд, напоминающий молнию, а специальные устройства регистрировали излучения. На начальном этапе разряд формировал стримерную корону — слабоионизованную плазму, которая испускала ультрафиолетовый и слабый инфракрасный свет, а также слабое радиоизлучение в МГц-диапазоне. В момент, когда стримеры с анода пересекали промежуток в течение десятков наносекунд, появлялись мощные вспышки: усиливалось радиоизлучение в МГц и ГГц-диапазонах, возникали инфракрасный свет и рентгеновское излучение с энергией фотонов до 1 МэВ.

Исследование показало, что рентгеновские излучения начинаются спустя десятки наносекунд после пересечения стримеров, чаще всего в средней части разрядного промежутка, где преобладают фотоны с энергией 5–17 кэВ, а у электродов эта энергия доходит до 300 кэВ. Карта излучений выявила, что перед вспышками рентгена возникает мощное инфракрасное свечение, служащее индикатором. Эти данные помогут создать модели молний, усовершенствовать системы грозоотслеживания, защиты от молний и управления плазмой в энергетических системах, а также понять процессы возникновения высокоэнергетических фотонов и радиоизлучений в природных разрядах.

Источник: iXBT