Исследование молний: от природы явления до практического применения

Молния — это явление, которое с давних времён привлекает внимание людей. В XIX веке учёные уже не сомневались в том, что молния имеет электрическую природу и является источником заряда для электрического поля Земли.

В последние десятилетия учёные сосредоточились на изучении механизма образования электричества в грозовых облаках, параметров разряда и характеристик излучения молний.

В Физическом институте имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) особое внимание уделили исследованию характеристик излучения молний.

Грозы сопровождаются различными электрическими разрядами, которые являются источником электромагнитного излучения. Эти процессы до сих пор не до конца изучены, поскольку их сложно наблюдать в природных условиях.

Чтобы решить эту проблему, учёные создали экспериментальную установку, которая позволяет генерировать электрические разряды длиной до 1 метра при напряжении в 1 миллион вольт и токе порядка 1 килоампера. Параметры установки позволяют моделировать физические условия, близкие к природным явлениям.

Электрический разряд, возникающий между электродами, похож на разряд реальной молнии.

Благодаря этому учёные смогли изучить процессы, которые происходят во время молниевого разряда и сменяют друг друга с огромной скоростью — от волн ионизированной плазмы до генерации мощного сверхвысокочастотного радиоизлучения.

Эти процессы сопровождаются мощной вспышкой ближнего инфракрасного излучения и вспышками жёсткого рентгеновского излучения.

На основе полученных данных учёные построили подробную временную карту электромагнитных излучений, которые генерируются на разных стадиях развития разряда. Это позволило лучше понять природу источников рентгеновского и широкополосного радиоизлучений, регистрируемых во время молниевых разрядов в атмосфере.

Получение полной картины этих процессов важно для разработки систем молниезащиты и подавления электромагнитных помех. Эти данные также могут быть использованы для мониторинга грозовых явлений и идентификации их характеристик, которые активно используются в современных системах грозопеленгации.

Работа имеет практическое значение, поскольку молнии представляют опасность для авиации, кораблей, чувствительной радиоаппаратуры и энергетических объектов.