Žaibas – vienas destruktyviausių gamtos reiškinių. Bet nepaisant to, kad jis jau tūkstantmečius aprašinėjamas folklore, iš tiesų apie jį žinome stebėtinai mažai – pavyzdžiui, nežinome net tokio dalyko, kaip elektros srovė, tekanti per žaibo žybsnį, yra susijusi su temperatūra žybsnio vietoje.
Žaibas – vienas destruktyviausių gamtos reiškinių. Bet nepaisant to, kad jis jau tūkstantmečius aprašinėjamas folklore, iš tiesų apie jį žinome stebėtinai mažai – pavyzdžiui, nežinome net tokio dalyko, kaip elektros srovė, tekanti per žaibo žybsnį, yra susijusi su temperatūra žybsnio vietoje.
„Elementari žaibo fizika – tokie dalykai, kaip žaibo iniciacija ir sklidimas – šiuo metu dar nėra aiškiai suprantama. Pagrindus žinome, bet detalių – ne. Tad kaskart, kai sužinoma kas nors naujo, tai būna svarbios žinios“, – sako Floridos universitete (JAV) žaibus tiriantis mokslininkas Robertas Moore'as.
Žaibo destruktyvumą liudija jo pridaromi nuostoliai. Vien JAV atmosferiniai elektros išlydžiai prikrečia eibių už 5 mlrd. dolerių, o nuostolius skaičiuojant gyvybėmis žaibas yra pavojingesnis už vėtras, rašo livescience.com.
„Tiesioginis žaibo smūgis gali išlydyti elektros laidą ar įžiebti miško gaisrą – abiem šiems procesams labai svarbus žaibo karštis“, – sako Kinijos mokslininkas Xiangchao Li, taip pat užsiimantis žaibų tyrimais. Jis su kolegomis nustatė matematinį ryšį tarp srovės intensyvumo ir temperatūros žaibo viduje, o savo atradimą aprašė straipsnyje, kurį publikavo žurnalas „Scientific Reports“.
Kasdien Žemėje sužaibuoja maždaug 100 000 kartų, bet šis reiškinys yra taip sunkiai prognozuojamas, kad mokslininkams labai sunku vykdyti efektyvius, sistemingus tyrimus. Tad kol skandinavų dievas Toras neprisijungs prie žaibus tiriančių mokslininkų grupės, mokslininkams teks patiems ieškoti būdų laidyti žaibus. Laimei, aparatas, besispjaudantis žaibais, egzistuoja.
Sistema, vadinama impulso srovės generatoriumi, gali sukurti dirbtinius žaibus, kuriuose srovės stiprumas gali siekti dešimtis tūkstančių amperų. Palyginimui, buitinis ar automobilinis saugiklis paprastai perdega esant smarkiai žemesniam nei 100 amperų srovės stiprumui, o vos kelių amperų srovės gali nesunkiai nužudyti žmogų. Natūralus žaibo išlydis paprastai būna 20 000–30 000 amperų stiprumo.
Žinoma, laboratorijoje neįmanoma atkartoti tokių žaibo savybių, kaip dydis ir aplinka, tačiau kalbant vien apie išlydžio stiprumą impulso srovės generatorius gali visai sėkmingai pasivaržyti su Toru. X. Li, naudodamas dirbtinių žaibų generatorių, sugebėjo laidyti žaibus, kuriuose srovės stiprumas svyravo nuo 5 iki 50 tūkst. amperų. Ir šių išlydžių metu pasiekta beveik 9500 ºC temperatūra – beveik dukart aukštesnė, nei Saulės paviršiuje. Bet tokia temperatūra mokslininkams kelia kitą problemą: normaliu termometru jos neišmatuosi – sprogs nedelsiant. Ir netgi jei nesprogtų, išlydis vyksta taip trumpai, kad termometras net sureaguoti nespėtų.
Laimei, žaibe be elektros dar esama ir šviesos, kuri X. Li su kolegomis suteikė galimybę išmatuoti temperatūrą vos per milisekundę – tereikia registruoti šviesos intensyvumą įvairiuose elektromagnetinių bangų ilgiuose. Po kelių žaibo smūgių į tą pačią vietą buvo prieita išvados, kad santykis tarp srovės stiprumo ir temperatūros yra labai logaritminis. Kitaip tariant, temperatūrų skirtumas tarp 1000 ir 10 000 amperų stiprumo žaibų yra panašus, kaip ir tarp 10 000 ir 100 000 amperų stiprumo žaibų.
Tyrimo rezultatai pateikė tvirtą eksperimentinį pagrindą ankstesnėms teorinėms prognozėms. „Kitas žingsnis – palyginti šiuos rezultatus su raketos sukeltų arba natūralių žaibų matavimais – šiuos. Tokius tyrimus būtų galima atlikti ir Kinijoje, ir JAV“, – sako R. Moore'as.
O kas yra raketos sukeltas žaibas? Iš esmės jį galima sulyginti su jau mokslo folkloru tapusiu Benjamino Franklino eksperimentu leidžiant į dangų prie vielos pritvirtintus aitvarus. Tik šiuolaikiniai mokslininkai natūralų žaibo išlydį sukeltų paleisdami į dangų elektriškai įžemintą raketą.
Geriau išmanant žaibų fiziką mokslininkai padėtų inžinieriams patobulinti dabartinius apsaugos nuo žaibų protokolus įvairiose struktūrose nuo meteorologinių stočių iki elektros tinklų. Gali būti, kad dėl tokių tyrimų vienintelė vieta, kur Toras dar išsaugos savo naikinančią galią, bus kino ekranai.
