Fizicienii au deslușit un mister vechi de 50 de ani al fulgerelor

Șansele de a fi lovit de trăsnet sunt scăzute, dar recent acestea s-au redus considerabil, datorită unui nou studiu.

Dacă ne gândim că fiecare fulger se deplasează cu peste 320.000 de kilometri pe oră, aceasta reprezintă o cantitate uriașă de electricitate.

• Cum și-a salvat Pământul apa de la distrugere totală în urmă cu 4,6 miliarde de ani
• Sonda MAVEN se rotește neputincioasă după ce s-a pierdut contactul

În ultimii 50 de ani, oamenii de știință din întreaga lume au dezbătut motivul pentru care fulgerele se formează în zig-zag și modul în care sunt conectate la norul de tunet de deasupra.

Nu a existat o explicație definitivă până acum, când un fizician de plasmă de la Universitatea din Australia de Sud a publicat o lucrare de referință care rezolvă ambele mistere.

Dr. John Lowke, fost om de știință la CSIRO și în prezent profesor la UniSA, spune că fizica fulgerelor i-a lăsat perplecși pe cei mai buni oameni de știință timp de decenii.

Cât de mari sunt, de fapt, șansele de a fi lovit de trăsnet?

„Există câteva manuale despre fulgere, dar niciunul nu a explicat cum se formează zig-zagurile (numite trepte), de ce coloana conductoare de electricitate care leagă treptele de nor rămâne întunecată și cum fulgerele pot călători pe kilometri întregi”, spune dr. Lowke. Răspunsul? Moleculele de oxigen metastabile singlet-delta.

Practic, fulgerele se produc atunci când electronii lovesc moleculele de oxigen cu suficientă energie pentru a crea molecule de oxigen singlet delta de mare energie. După ce se ciocnesc cu moleculele, electronii ,,detașați” formează o treaptă foarte conductoare – inițial luminoasă – care redistribuie câmpul electric, provocând trepte succesive.

Coloana conductoare care leagă treapta de nor rămâne întunecată atunci când electronii se atașează la moleculele neutre de oxigen, urmate de detașarea imediată a electronilor de către moleculele singlet delta.

De ce este important acest lucru?

„Trebuie să înțelegem cum se declanșează fulgerele pentru a putea găsi o modalitate de a proteja mai bine clădirile, avioanele, zgârie-norii și oamenii”, spune dr. Lowke.

Deși este rar ca oamenii să fie loviți de trăsnet, clădirile sunt lovite de multe ori, în special cele înalte și izolate (faimoasa structură newyorkeză Empire State Building este lovită de aproximativ 25 de ori în fiecare an).

Soluția pentru a proteja structurile de loviturile de trăsnet a rămas aceeași de sute de ani.

Un paratrăsnet inventat de Benjamin Franklin în 1752 este, practic, o sârmă groasă de împrejmuire care este fixată în partea superioară a unei clădiri și conectată la sol. Acesta este proiectat să atragă fulgerele și să pună la pământ încărcătura electrică, salvând clădirea de la deteriorare.

„Aceste paratrăsnete Franklin sunt necesare pentru toate clădirile din zilele noastre, dar factorul incert este câte sunt necesare pe fiecare structură”, spune Dr. Lowke.

Paratrăsnetul, inventat de Benjamin Franklin în 175

Există, de asemenea, sute de structuri care în prezent nu sunt protejate, inclusiv adăposturile din parcuri, adesea realizate din fier galvanizat și susținute de stâlpi de lemn, scrie Phys.org.

Îmbunătățirea protecției împotriva trăsnetului este atât de importantă acum, din cauza evenimentelor meteorologice mai extreme cauzate de schimbările climatice. De asemenea, în timp ce dezvoltarea de materiale compozite ecologice în aeronave îmbunătățește eficiența combustibilului, aceste materiale cresc semnificativ riscul de deteriorare din cauza fulgerelor, așa că trebuie să analizăm măsuri suplimentare de protecție.

„Cu cât știm mai multe despre modul în care se produc fulgerele, cu atât vom fi mai bine informați în proiectarea mediului nostru construit”, a adăugat dr. Lowke.

Lucrarea a fost publicată în Journal of Physics D: Applied Physics.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Am putea stoca energia din fulgere?

20 de persoane, ucise de fulgere în doar 24 de ore, în estul Indiei

Care a fost cel mai lung fulger înregistrat vreodată?

Test de cultură generală. Ce țară este cunoscută drept „Tărâmul fulgerelor”?