Молния может осветить небо яркой вспышкой и принять самые разнообразные формы. Что придает ей такую линию с множественными ответвлений? Почему молния движется по небу подобным образом, а не по прямой линии между грозовым облаком и поверхностью земли? Исследователи плазмы из Университета Южной Австралии нашли ответ на оба этих вопроса. Научная работа опубликована в Journal of Physics D: Applied Physics, сообщается на сайте «Планета сегодня».

 Физики предполагают, что характерный зигзагообразный рисунок молнии вызван высокопроводящей формой кислорода, которая накапливается неравномерно по мере того, как молния движется к земле, иногда на большие расстояния. Чрезвычайно быстрые фотографии явления показывают, что удару молнии предшествуют «лидеры» ионизированного (электрически заряженного) воздуха, которые ответвляются от нижней части грозового облака. В большинстве случаев эти лидеры слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Но именно эти лидеры, а не последний разряд молнии, образуют ступенчатый рисунок.

Воздух обычно действует как изолятор, но лидеры создают области с высокой концентрацией особой формы высокопроводящего кислорода, называемой «синглетным дельта-кислородом», то есть молекул кислорода с более низким, чем обычно, энергетическим состоянием. Каждый «зиг» (или «заг») лидера — «ступенька» длиной около 50 метров — вызван разрядом электрического заряда в такой области. Мощные магнитные поля последнего шага мгновенно создают дополнительные молекулы синглетного дельта-кислорода из обычных молекул кислорода в атмосфере, и концентрации этого высокопроводящего кислорода могут разветвляться во всех направлениях от того места, где заканчивается шаг.

Лидер разряжается через последовательные шаги за миллионную долю секунды, за каждым из которых следует мимолетный «тёмный» период, когда на фотографиях вообще не видно видимого разряда, и, наконец, ударяется о землю или связанный с ней высокий объект. Это столкновение приводит к видимому (и очень громкому) «обратному удару» молнии в течение одной тысячной секунды, которая движется назад по зигзагообразному пути синглетного дельта-кислорода с высокой проводимостью. Остальные лидеры в этот момент теряют заряд и исчезают.

Исследователи отмечают, что понимание природы формирования и распространения молнии позволит улучшить защиту объектов, зданий и самолётов от опасного природного явления. А улучшение молниезащиты ныне так важно из-за роста количества экстремальных погодных явлений, вызванных изменением климата.