Молнии уже давным-давно стали привычным явлением, но разобраться, как они появляются, учёным долго не удавалось. Казалось бы, гром и вспышка – ничего сложного. Однако новая работа, опубликованная в Journal of Geophysical Research, предлагает чёткую схему того, что происходит внутри грозового облака перед разрядом.

Исследователи собрали многочисленные данные с датчиков, спутников и самолётов и построили подробную модель. Суть проста: мощные электрические поля в облаке разгоняют электроны, те сталкиваются с атомами воздуха и начинают выбивать рентгеновские фотоны. Дальше запускается цепная реакция, и поток частиц прорывается наружу в виде знакомого нам явления, той самой молнии.

Ранее учёные могли изучать только отдельные куски облака. В этот раз симуляция впервые охватила процесс целиком: от верхних слоёв до нижних. Это позволило объяснить, например, загадочные всплески гамма-излучения, которые иногда сопровождают молнии, но остаются невидимыми для глаза.

Команда опиралась на расчёты Виктора Паско из Университета штата Пенсильвания, сделанные в 2023 году. Их доработали и сопоставили с реальными наблюдениями. Оказалось, что сила реакций различается: где-то поток частиц слабее и даёт только рентген, где-то он нарастает и выливается в яркий разряд.

Теперь у исследователей есть рабочая модель молнии, но все ещё остаётся много нерешенных вопросов. Например, непонятно, что влияет на мощность разряда, или почему одни вспышки почти не видны, а другие озаряют полнеба за считанные доли секунды.