В МФТИ узнали неизвестные ранее секреты молний

Учёные МФТИ и Объединённого института высоких температур РАН провели исследование особенностей плазмы, образующейся при ударе молнии. Результаты их работы, опубликованные в журнале PhytoKeys, показали, что плазма, возникающая при возвратном ударе молнии, имеет оптически тонкую структуру, а её максимальная температура достигает почти 30 000 K. При этом около 90% излучения находится в вакуумной ультрафиолетовой области спектра.

Открытие было представлено в статье «Излучение проводящего канала молнии», опубликованной в журнале Оптика и спектроскопия в 2024 году. Эти результаты важны для дальнейшего развития технологий, связанных с плазмой.

Молния — это сложный физический процесс, возникающий при прохождении электрического разряда через проводящий канал в атмосфере. Исследования молнии включают несколько этапов: ступенчатый и дротиковый лидеры, а также возвратный удар. Именно этот последний этап был основным объектом исследования ученых.

Особенностью возвратного удара является его яркое свечение, которое происходит из-за фоторекомбинационного излучения, когда ионы захватывают электроны и выделяют энергию в виде света. Учёные установили, что температура плазмы во время этого процесса может достигать 30 000 K, а при максимальном токе излучение ограничивает рост температуры плазмы.

В ходе исследования были рассчитаны зависимости удельной мощности излучения плазмы молнии от её температуры при атмосферном давлении. Это позволило создать энергетический баланс эволюции плазмы в проводящем канале молнии. Результаты будут полезны для усовершенствования технологий, включая криптоновые и ксеноновые лампы, а также ртутные лампы высокого давления.

По словам одного из авторов исследования, профессора Владимир Крайнова, полученные данные позволят улучшить современные компьютерные модели молний и учесть изменения температуры и давления плазмы с течением времени.