Kao što se često dešava u nauci, kada Andrea Stöllner nije dobila očekivane rezultate u svojim eksperimentima, to ju je odvelo do nečeg još zanimljivijeg, načina da se prouči što bi mogao biti inicijalni “iskreni” trenutak munje, koristeći lasere i jednu mikroskopsku česticu, piše Science Alert.
Stöllner, fizičarka sa Instituta za nauku i tehnologiju u Austriji, predvodila je istraživanje s međunarodnim timom koje se fokusiralo na poznatu, ali slabo razumljivu sposobnost svjetlosnih “pinceta” da naelektrišu čestice koje drže, pružajući naučnicima novu metodu za proučavanje jednog od najspektakularnijih prirodnih fenomena.
Kako munja počinje jedno je od najvećih pitanja atmosferske nauke. Postoji nekoliko teorija koje pokušavaju objasniti šta pokreće električni lanac unutar oblaka koji kulminira munjom.
Svaki dan Zemlju osvijetli gotovo 9 miliona munja, koje ponekad probijaju oblake stotinama kilometara. Ipak, iznenađujuće je koliko malo znamo o tome šta zapravo pokreće munje samo nekoliko kilometara iznad naših glava.
Naučnici su poslali meteorološke balone, letjeli avionima kroz oluje, koristili visokobrzinske kamere i senzore kako bi snimili munje i fotonuklearne reakcije koje izazivaju. Ipak, precizan mehanizam pokretanja munje i dalje je nepoznanica.
Poznato je da se olujni oblaci snažno naelektrišu. Vodeća teorija kaže da se kristali leda unutar oblaka naelektrišu kada sudare s vrstom mekog grada zvanog “graupel”; suprotni naboji se odvajaju i stvaraju električno polje.
Problem je u tome što mjerena električna polja unutar oblaka nisu dovoljno jaka da pretvore zrak u provodnik kroz koji bi struja mogla teći. “To sugerira da ili nešto nije u redu s našim mjerenjima, ili ne razumijemo kako električni pražnjenja nastaju u olujnom okruženju,” napisali su 2014. Joseph Dwyer i Martin Uman, stručnjaci za munje.
Moguće je da postoje džepovi jačih električnih polja unutar oblaka koje naučnici još nisu otkrili, ili da kristali leda nekako stvaraju prvi iskreni trenutak potreban za munju, rekla je Stöllner za ScienceAlert.
Visokoenergetski kosmički zraci također su mogući uzročnici: oni mogu jonizovati zrak, stvarajući struju slobodnih elektrona koja kulminira munjom.
“Ali opet,” kaže Stöllner, “to također može biti nešto potpuno drugo ili kombinacija svega navedenog; ne znamo.”
Stöllner i kolege koristili su lasere za “zarobljavanje” jedne mikroskopske silika čestice i mjerenje njene naboja dok su intenzitet lasera povećavali. Neutralna silika čestica apsorbira fotone, oslobađa elektrone i postaje pozitivno naelektrisana.
Neočekivano, ponekad bi čestica prestala toliko “drhtati” – spontano pražnjenje koje bi, da se desi u atmosferi, moglo pokrenuti nešto veće, poput munje.
“Ne znamo kako se to događa, ali naboj jednostavno brzo opada,” kaže Stöllner. “Veoma nas zanima što to uzrokuje, a to je gotovo isto pitanje kao i inicijacija munje, samo na izuzetno maloj skali.”
Iako je veza s munjom još uvijek spekulativna, istraživanje pruža visokoprecizni način proučavanja naelektrisanja i pražnjenja pojedinačne čestice, što je ključni korak ka razumijevanju munja, elektrifikacije oblaka i atmosferske elektrike.
Studija je objavljena u časopisu Physical Review Letters.