พายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 44,000 ครั้งทั่วโลกในแต่ละวันส่งสายฟ้ามากถึง 100 สายฟ้าไปที่พื้นทุกวินาที การชาร์จกระแสไฟฟ้าที่น่าทึ่งเหล่านี้ชาร์จแบตเตอรี่ทั่วโลกโดยการทำให้พื้นดินล้างด้วยประจุไฟฟ้าเชิงลบและรักษาประจุบวกของไอโอโนสเฟียร์ ฟ้าผ่าเปลี่ยนโลกให้กลายเป็นวงจรไฟฟ้าและอาจส่งประกายไฟที่เริ่มต้นชีวิตในซุปดึกดำบรรพ์
แต่สำหรับทุกสิ่งที่เรารู้สายฟ้าก็อาจมาจากซุส การนับการทดลองว่าวและคีย์ของเบ็นแฟรงคลินเป็นจุดเริ่มต้นการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ 250 ปียังไม่ได้จับกับการทำงานของสายฟ้า
นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศมีภาพร่างพื้นฐานของกระบวนการ ค่าไฟฟ้าบวกเกิดขึ้นที่ยอดของThundercloudsและค่าใช้จ่ายเชิงลบที่เกิดขึ้นที่ก้น (ยกเว้นแพทช์ที่น่างงงวยของค่าใช้จ่ายในเชิงบวกที่ตรวจพบมักจะตรวจพบในกึ่งกลางก้น) แรงดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างประจุตรงข้ามเหล่านี้และระหว่างประจุลบที่ด้านล่างของคลาวด์และประจุบวกที่สะสมอยู่บนพื้นดินด้านล่างในที่สุดก็เติบโตอย่างแรงพอที่จะเอาชนะความต้านทานของอากาศต่อการไหลของไฟฟ้า
เช่นเดียวกับฝูงช้างลุยข้ามแม่น้ำค่าใช้จ่ายเชิงลบจะลงจากก้นเมฆลงสู่ท้องฟ้าด้านล่างและเคลื่อนที่ไปที่พื้นอย่างไม่หยุดหย่อนทำให้เกิดเส้นทางที่มองไม่เห็นและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่า "ผู้นำขั้นตอน" ในที่สุดเส้นทางของค่าใช้จ่ายก็เชื่อมต่อกับ "สตรีม" ที่คล้ายกันของประจุบวกที่พุ่งขึ้นจากพื้นดินทำให้วงจรไฟฟ้าเสร็จสมบูรณ์และทำให้ประจุลบที่จะเทจากเมฆลงสู่พื้นไปตามวงจรที่เกิดขึ้น การปล่อยไฟฟ้าขนาดใหญ่อย่างฉับพลันนี้เป็นแฟลชของฟ้าผ่า
ที่เกี่ยวข้อง:7 คำถามง่ายๆโดยไม่มีคำตอบ
แต่สำหรับสิ่งที่เกิดขึ้น - ดีมันไม่ได้มีความรู้สึกทางกายภาพมากนัก มีคำถามใหญ่สามข้อที่ต้องการคำตอบ Joe Dwyer นักฟิสิกส์สายฟ้าชั้นนำของสถาบันเทคโนโลยีฟลอริดากล่าว "ก่อนอื่นคุณจะเรียกเก็บเงินจาก ThunderCloud ได้อย่างไร" Dwyer กล่าว จำเป็นต้องมีการผสมผสานระหว่างน้ำและน้ำแข็งเพื่อให้อะตอมที่สามารถรับประจุได้และจำเป็นต้องใช้ updrafts เพื่อย้ายอนุภาคที่มีประจุรอบ ๆ ส่วนที่เหลือของรายละเอียดเป็นหมอก
ทฤษฎีหนึ่งมีพลังงานสูงรังสีคอสมิกจากการยิงอวกาศลงผ่านเมฆปล่อยอิเล็กตรอนออกจากอะตอมขณะที่พวกมันไปและลากอนุภาคที่มีประจุลบเหล่านี้ไปยังฐานเมฆทำให้เกิดความไม่สมดุลของประจุ Dwyer กล่าวว่าแม้ว่ากระบวนการนี้อาจมีบทบาท แต่ก็ดูเหมือนจะไม่เพียงพอที่จะอธิบายความไม่สมดุลอย่างมากที่นักวิทยาศาสตร์สังเกต
ฉันทามติในหมู่นักวิทยาศาสตร์เขาบอกกับความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิตคือการแยกค่าใช้จ่ายส่วนใหญ่ประสบความสำเร็จในกระบวนการที่เรียกว่า
“ คุณมีน้ำแข็งและน้ำผสมสูงกว่า 5 กิโลเมตร [3 ไมล์] หรือมากกว่านั้นและอย่างใดที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและคุณมีการเร่งรัดบางอย่างและคุณมี updrafts ระเบิด” เขากล่าว "อย่างใดน้ำแข็งและน้ำมีปฏิสัมพันธ์และจัดการแยกออกเป็นอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกันอนุภาคที่เบากว่าจะได้รับประจุบวกและถูกพัดไปด้านบนและที่ที่หนักกว่านั้นจะเป็นลบและตกลงมา"
แพทช์บวกดังกล่าวข้างต้นใกล้ด้านล่างของเมฆยังคงเป็นตัวปั่นด่าง -ความลึกลับที่ไม่ได้แก้ไขมากที่สุดในฟิสิกส์-
จุดที่สองของความสับสนเรียกว่า "ปัญหาการเริ่มต้นของสายฟ้า" การวัดสนามไฟฟ้าภายใน ThunderClouds ได้ให้ค่าสูงสุดอย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นลำดับของขนาดที่อ่อนแอกว่าที่จำเป็นในการทำลายคุณสมบัติฉนวนของอากาศ หัวเทียนที่มนุษย์สร้างขึ้นนั้นต้องการสนามไฟฟ้าที่ใหญ่กว่าหรือความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดหนึ่งและอีกอันหนึ่งเพื่อให้กระแสไหลผ่านช่องว่าง ดังนั้นคำถามคือ "คุณจะได้รับประกายไฟภายในพายุฝนฟ้าคะนองอย่างไรสนามไฟฟ้าไม่เคยใหญ่พอภายในพายุเพื่อสร้างประกายไฟดังนั้นจุดประกายนั้นจะเกิดขึ้นได้อย่างไรนี่เป็นพื้นที่วิจัยที่กระตือรือร้นมาก" Dwyer กล่าว
และเมื่อประกายไฟไปคำถามสุดท้ายก็คือมันจะดำเนินต่อไป "หลังจากที่คุณเริ่มต้นมันสายฟ้าจะแพร่กระจายไปหลายสิบไมล์ผ่านเมฆได้อย่างไร" Dwyer กล่าว "นั่นเป็นสิ่งที่น่าอัศจรรย์ - คุณจะเปลี่ยนอากาศจากการเป็นฉนวนให้กลายเป็นตัวนำได้อย่างไร"
ฟ้าผ่าทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความสับสนมากความเข้าใจเกี่ยวกับฟิสิกส์ขั้นพื้นฐาน- แต่จากข้อมูลของ Dwyer ความคืบหน้าเพิ่งจะก้าวขึ้นมา "เรามีวิธีการวัดสายฟ้าและพายุมากมายที่ไม่สามารถใช้ได้เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาเราสามารถดูสัญญาณวิทยุที่ออกมาจากพวกเขาเราสามารถกระตุ้นสายฟ้าเพื่อที่เราจะได้รู้ว่าจะชี้กล้องและเครื่องดนตรีของเราไปที่ไหนรังสีเอกซ์และรังสีแกมม่าซึ่งไม่คาดคิด สิ่งนี้ทำให้เรามีข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้น ดังนั้นเราจึงมีความคืบหน้ามาก "
ยังคงดูเหมือนว่าความโกรธแค้นของซุสมีเทคนิคไม่ได้ถูกตัดออกไป-
ติดตาม Natalie Wolchover บน Twitter @ผู้ที่ได้รับการขนานนามหรือความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิต @llmysteries- เรายังอยู่ด้วยFacebook-Google+-
