Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Московского физико-технического института (МФТИ) провели серию экспериментов, раскрывающих механизмы генерации рентгеновского излучения в искусственных молниях. Исследование, опубликованное в Journal of Applied Physics, позволило впервые с высокой точностью зафиксировать временные и угловые характеристики этого явления, что открывает новые возможности для изучения природных молний и разработки технологий защиты от них.
В ходе экспериментов ученые использовали высоковольтную установку, создающую импульсы напряжением до 1 мегавольта в воздушном промежутке длиной 55 см. Для регистрации рентгеновского излучения применялась система из 10 сцинтилляционных детекторов, расположенных по дуге с шагом 10 градусов. Это позволило не только зафиксировать вспышки, но и определить их направленность.
Главное открытие заключалось в том, что рентгеновское излучение появляется еще до самой вспышки молнии, в момент, когда напряжение достигает максимального значения. При этом ученые обнаружили два разных типа излучения. Первый тип распространяется во всех направлениях, но при высоких энергиях излучение направлено к отрицательному электроду (аноду). Второй тип оказался более загадочным - это высокоэнергетические лучи, которые появляются на периферии от основного разряда, что пока не находит полного объяснения.
Физики установили, что причина появления рентгеновского излучения кроется в поведении электронов. Под действием огромного напряжения электроны разгоняются до чрезвычайно высоких скоростей и сталкиваются с молекулами воздуха, что и приводит к возникновению рентгеновского излучения.
Наши результаты показывают, что жесткое рентгеновское излучение в атмосферных разрядах связано со сверхбыстрыми процессами ионизации. Это открывает путь к более точному моделированию природных электрических разрядов, таких как молнии.
Это открытие поможет точнее моделировать молнии и разрабатывать методы защиты от них.
Проведенные исследования впервые с высокой временной и пространственной точностью установили временные рамки и угловые характеристики рентгеновского излучения в разрядах. Это позволяет пересмотреть механизмы его генерации и учесть влияние сложных плазменных структур. Данные открытия имеют важное значение для понимания физических процессов, происходящих в грозовых облаках, а также могут найти применение в технологических разработках.
Ученые планируют изучить влияние других конфигураций электродов и параметров среды, а также повысить временное разрешение измерений. Эти исследования могут найти применение не только в атмосферной физике, но и в плазменных технологиях.
Читайте ещё материалы по теме:
Мыслить со скоростью света: учёные МФТИ разрабатывают фотонный мозг, задействуя нанолазеры
В МФТИ нашли способ ускорить разработку борных термоядерных реакторов
Сейчас на главной
Первые аппараты низкоорбитальной спутниковой группировки «Рассвет» отправят на орбиту в первом квартале 2026 года
Одним из предлагаемых маршрутов станет магистраль из Москвы в Минск
Машины стоят дороже только в четырёх странах
Робототехнические новинки повышают производительность и исключают брак на производстве
Модель предназначена для транспортировки питьевой воды
Опытный двигатель — на дизеле и тяжёлом топливе, затем серийная версия на природном газе
Новинка построена на шасси автобуса «Газель City», что снизило стоимость разработки
Новая судовая движительная установка снижает габариты без потери мощности благодаря вертикальной схеме электродвигателей
Причина связана с экономической целесообразностью
Сплав с памятью формы сохраняет подвижность позвонков и выдерживает высокие нагрузки
Высота космической станции увеличилась на 1,67 км
Пользователи Сети остались в восторге от малозаметности истребителя, но предупредили о риске взлома