Μια νέα επιστημονική μελέτη έρχεται να ρίξει φως σε ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της ατμοσφαιρικής φυσικής: πώς ξεκινούν οι κεραυνοί.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια υποστηρίζουν ότι οι ηλεκτρικές καταιγίδες μπορεί να πυροδοτούνται από κοσμικές ακτίνες που προέρχονται από το διάστημα, οι οποίες προκαλούν μια αλυσιδωτή αντίδραση ηλεκτρονίων στα καταιγιδοφόρα σύννεφα.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 28 Ιουλίου στο Journal of Geophysical Research: Atmospheres, παρουσιάζει το πρώτο λεπτομερές υπολογιστικό μοντέλο που περιγράφει πώς τα ηλεκτρικά πεδία μέσα στα σύννεφα φτάνουν στο κρίσιμο σημείο για να προκληθεί κεραυνός. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της έρευνας, καθηγητή ηλεκτρολογίας Βίκτορ Πάσκο, το μοντέλο συνδέει για πρώτη φορά με ακρίβεια τις κοσμικές ακτίνες, τα ηλεκτρικά πεδία και τη φυσική των ηλεκτρονικών χιονοστιβάδων.
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να εξηγήσουν πώς οι καταιγίδες παράγουν τόσο ισχυρά ηλεκτρικά πεδία, αφού οι μετρήσεις εντός των νεφών δείχνουν τιμές 10 φορές μικρότερες από το απαιτούμενο για τη δημιουργία κεραυνού.
Δύο βασικές θεωρίες ανταγωνίζονταν για την εξήγηση:
- Η πρώτη βασίζεται στη στατική ηλεκτρική ενέργεια από τριβές παγοκρυστάλλων εντός των σύννεφων
- Η δεύτερη επικαλείται την επίδραση κοσμικών ακτίνων, φορτισμένων υποατομικών σωματιδίων υψηλής ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο, σουπερνόβα και άλλα άγνωστα αντικείμενα του διαστήματος.
Η νέα έρευνα, βασισμένη σε δεδομένα από δορυφόρους, αισθητήρες εδάφους και αεροσκάφη μεγάλου ύψους, ενισχύει τη δεύτερη θεωρία. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι οι κοσμικές ακτίνες προκαλούν έναν “καταρράκτη” από ηλεκτρόνια, ο οποίος πολλαπλασιάζεται γρήγορα καθώς τα σωματίδια συγκρούονται με άζωτο και οξυγόνο στην ατμόσφαιρα. Το φαινόμενο αυτό οδηγεί στη δημιουργία φωτονίων υψηλής ενέργειας, όπως οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γάμμα, που με τη σειρά τους ενισχύουν την εκπομπή ηλεκτρονίων, δημιουργώντας τις συνθήκες για την εκκίνηση της αστραπής.
Εντυπωσιακά είναι και τα ευρήματα για τις ακτίνες γάμμα, που πολλές φορές καταγράφονται πριν από το φως της αστραπής. Οι ερευνητές εξηγούν ότι η σχετικιστική χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων μπορεί να ξεκινήσει ακόμα και σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν εμφανείς οπτικές ή ραδιοφωνικές ενδείξεις καταιγίδας, εξηγώντας γιατί τέτοιες ακτινοβολίες εντοπίζονται συχνά απροσδόκητα.
Η εργασία αυτή, πέρα από τη βαθύτερη κατανόηση των καιρικών φαινομένων, ανοίγει νέους δρόμους στη μελέτη των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στη γήινη ατμόσφαιρα και το σύμπαν. Και ενώ ο Βενιαμίν Φραγκλίνος είχε δώσει πρώτος τη θεωρητική ώθηση πριν σχεδόν τρεις αιώνες, φαίνεται ότι η απάντηση στο μυστήριο του κεραυνού βρισκόταν πολύ πιο μακριά, κυριολεκτικά στα άστρα.
