Предложена разгадка тайны молний в пылевых бурях

Изучение разделения зарядов в пылевых тучах должно пролить свет на многие аспекты как погодных явлений, так и эффектов, возникающих на ряде производств (фото J. Reed/Science Faction/Corbis).

Новую модель генерации больших зарядов в облаках песка или пыли предложили учёные из швейцарского Федерального технологического института (ETH-Zürich) и университета Рутгерса (Rutgers), подкрепив теорию опытом.

О разделении зарядов в пылевых бурях (равно как в облаках вулканического пепла, сахарной или угольной пыли) учёные говорят много лет. Но всё равно остаётся загадкой, как изначально нейтральные частицы-диэлектрики, в отсутствие влаги и контактируя всего лишь с такими же частицами, могут создавать столь сильные поля, что возникают искры и молнии?

Простое накопление статического электричества из-за трения частиц (классическая версия), по мнению авторов нового опыта, не может объяснить наблюдаемые явления. Вместо этого они разработали иную модель. Первоначальное электрическое поле поляризует частицы — одна их полусфера приобретает положительный заряд, другая — отрицательный. Мечущиеся в потоках воздуха зёрна время от времени сталкиваются между собой, и тут происходит самое интересное.

Схема приобретения заряда через частичную нейтрализацию (иллюстрация T. Pähtz, H. J. Herrmann, T.Shinbrot/Nature Physics).

При соприкосновении двух разноимённых полушарий они обмениваются зарядами, в результате чего заряд их аннулируется. Но этого не происходит с полушариями, противоположными точке контакта (мешает внешнее поле). Как только две частицы разошлись, поле повторно поляризует каждую их них, но теперь не контактировавшие стороны получают дополнительный заряд, изменяя его сумму.

Идея заряда нейтральных частиц через многочисленные акты нейтрализации кажется противоинтуитивной, но она была проверена в опыте с бусинками, взвешенными в потоке воздуха и находящимися в электрическом поле. Когда плотность бусинок достигла оптимальной, многие из них приобрели сильный заряд. Остаётся только прояснить происхождение стартового поля в природных и рукотворных облаках.

Парадоксальный эффект с передачей зарядов между зёрнами песка или пыли отчасти напоминает опыт с плавающими в масле каплями воды, которые отталкивались друг от друга, несмотря на разноимённые заряды. Детали же нового исследования изложены в статье в Nature Physics.



В Гарварде создали чёрную дыру для атомов

8 апреля 2010

Легчайшие кварки взвешены с невероятной точностью

7 апреля 2010

Физики извлекли картинку из случайного шума

6 апреля 2010

Построен измеритель проводимости цепочек из считанных атомов

5 апреля 2010

В БАК столкнули пучки при рекордной энергии

30 марта 2010
  • Александр Лалетин  13 февраля, 21:42
    Молния проскакивает сквозь атмосферу из внешнего слоя ионосферы к внутреннему слою ионосферы, окружающей земное ядро, и нет никакой разницы что там послужило проводником, грозовые облака или пыльные выбросы или бураны.
    ОтветитьНравится