Salama on syntynyt!09.08.2025
Mysteeri saattaa ratketa Penn Staten professorin Victor Paskon johtaman tutkijaryhmän ansiosta, joka on paljastanut salaman laukaisevan voimakkaan ketjureaktion. Julkaistussa tutkimuksessa kirjoittajat kuvailivat, kuinka he havaitsivat ukkospilvien voimakkaat sähkökentät kiihdyttävän elektroneja, jotka törmäävät molekyyleihin, kuten typpeen ja happeen, tuottaen röntgensäteitä ja käynnistäen tulvan lisäelektroneja ja korkeaenergisiä fotoneja – täydellisen myrskyn, josta salamat syntyvät. ”Löydöksemme tarjoavat ensimmäisen tarkan, kvantitatiivisen selityksen sille, miten salama syntyy luonnossa”, Pasko sanoi. ”Se yhdistää röntgensäteet, sähkökentät ja elektronivyöryjen fysiikan.” Tutkimusryhmä käytti matemaattista mallinnusta vahvistaakseen ja selittääkseen kenttähavaintoja Maan ilmakehän fotoelektrisistä ilmiöistä – ilmiöistä, joissa avaruudesta ilmakehään saapuvien kosmisten säteiden lähettämät relativistisen energian elektronit lisääntyvät ukkosmyrskyjen sähkökentissä ja lähettävät lyhyitä, suurenergisiä fotonipurkauksia. Tämä ilmiö, joka tunnetaan maanpäällisenä gammavälähdyksenä, koostuu näkymättömistä, luonnossa esiintyvistä röntgenpurkauksista ja niihin liittyvistä radiosäteilyistä. ”Simuloimalla olosuhteita mallillamme, joka toisti kentällä havaittuja olosuhteita, tarjosimme täydellisen selityksen ukkospilvien röntgen- ja radiosäteilylle”, Pasko sanoi. ”Osoitimme, kuinka ukkospilvien voimakkaiden sähkökenttien kiihdyttämät elektronit tuottavat röntgensäteitä törmätessään ilman molekyyleihin, kuten typpeen ja happeen, ja luovat elektronivyöryn, joka tuottaa salamoita laukaisevia korkeaenergisiä fotoneja.” Sähkötekniikan tohtoriopiskelija Zaid Pervez käytti mallia yhdistääkseen kenttähavainnot – jotka muut tutkimusryhmät olivat keränneet maanpäällisillä sensoreilla, satelliiteilla ja korkealla sijaitsevilla tiedustelukoneilla – simuloitujen ukkospilvien olosuhteisiin. ”Selitimme, miten fotoelektrisiä tapahtumia tapahtuu, millaisten olosuhteiden on oltava ukkospilvissä elektronirykelmän käynnistämiseksi ja mikä aiheuttaa laajan kirjon radiosignaaleja, joita havaitsemme pilvissä ennen salamaniskua”, Pervez sanoi. Salamaniskujen alkamisen paljastamisen lisäksi tutkijat selittivät, miksi maanpäällisiä gammavälähdyksiä syntyy usein ilman valonvälähdyksiä ja radiopurkauksia, jotka ovat tuttuja salamaniskujen merkkejä myrskyisillä sääolosuhteilla. ”Mallinnuksessamme relativististen elektronivyöryjen tuottamat suurenergiset röntgensäteet synnyttävät uusia siemenelektroneja, joita ilman fotoelektrinen ilmiö ohjaa ja jotka vahvistavat näitä vyöryjä nopeasti”, Pasko sanoi. ”Sen lisäksi, että tätä karkaavaa ketjureaktiota tuotetaan hyvin pieninä tilavuuksina, se voi tapahtua hyvin vaihtelevalla voimalla, mikä usein johtaa havaittaviin röntgensäteiden tasoihin, samalla kun siihen liittyy hyvin heikkoja optisia ja radiopäästöjä. Tämä selittää, miksi nämä gammasäteilyvälähdykset voivat syntyä lähdealueista, jotka näyttävät optisesti himmeiltä ja radiohiljaisilta.” Aiheesta aiemmin: Mikrosalamat, sähkökenttä ja elämä maapallolla? |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Vaikka tiedemiehet ovat jo pitkään ymmärtäneet, miten salama iskee, tarkat ilmakehän tapahtumat, jotka laukaisevat sen ukkospilvien sisällä, ovat edelleen hämmentävä mysteeri.