Вчені запропонували несподівану теорію про блискавки в пустелі

 Учені припустили, яким чином нейтральні частинки піску або пилу при зіткненні можуть набирати великий електричний заряд, який є причиною несподіваних грозових розрядів навіть у найбільш сухих пустелях на Землі.

Свою роботу учені із США опублікували в он-лайн випуску Nature Physics.

Поява заряду у великих скупченнях діелектричних частинок - явище, яке не тільки призводить до грозових розрядів у пустелях, але і здатне викликати несподівані вибухи на промислових підприємствах з переробки цукру чи вугілля, де велика кількість дрібних частинок часто зависає в повітрі у вигляді найдрібнішого пилу .

Незважаючи на те, що найчастіше при поясненні подібного ефекту фізики згадують статичну електрику, Трой Шінброт, автор нового дослідження з Університету Ратжерса в США, запропонував альтернативну теорію. Учений звернув увагу на той факт, що в сухих умовах пустелі діелектричні частинки піску не проводять електрику, а тому обмін зарядом між ними відбуватися не повинен.

У своїй теорії генерації великого електричного заряду скупченнями таких часток вчений використовував представлення частинок у вигляді кульок. Будучи поміщеними в зовнішнє електричне поле, ці кулі повинні поляризуватися: одна їх півкуля набуває позитивного заряду, а друга - негативного.

У результаті попарної взаємодії куль, контакту півкуль з різними зарядами, дві їх дотичні півкулі повинні взаємно нейтралізувати свої заряди, тоді як ті, що не зіткнулися, повинні свій заряд зберегти. Після роз'єднання частинок вони знову поляризуються, однак та півкуля кожної з них, яка не вступила у взаємодію з іншими частинками, набуває додаткового електричного заряду.

Таким чином, кулі-частинки в теорії можуть набрати дуже великий електричний заряд, незважаючи на те, що спочатку вони були електрично нейтральними.

Попри те, що ця ідея у самого розробника теорії викликала великі сумніви, комп'ютерне моделювання показало, що вона, насправді, життєздатна. Більше того, за допомогою цієї моделі учений навіть зміг розрахувати оптимальну щільність частинок, при якій цей ефект найбільш виражений.

Після цього Шінброт провів експериментальну перевірку своєї гіпотези, помістивши в банку пофарбовані скляні кульки і створивши всередині неї електричну напругу у 30 тисяч вольт. Після цього через банку пропускався потік повітря, що перемішував частинки. Якщо значення їх щільності було відмінним від того, що передбачила модель, то лише деякі з них виявлялися здатні набрати потрібний електричний заряд, який би приводив до їх левітації в електричному полі. У тому ж випадку, якщо скляні кульки володіли потрібною щільністю, левітувати в ході експерименту починали багато з них, що свідчить про набирання ними великого електричного заряду.

"Це може бути схоже на якесь езотеричне дослідження, але мені здається, модель Шінброта в результаті може стати людям корисною", - прокоментував дослідження Деніел Лакс, експерт з Університету Кейс Вестерн Резерв, США, слова якого наводить Nature News.

За його словами, набирання заряду нейтральними частинками, використовуваними в ряді промислових виробництв, наприклад, полімеру поліетилену, призводить до налипання їх на стінки реакторів, очистити які можна, тільки зупинивши виробництво. З використанням нової моделі технологічний процес можна покращити для того, щоб промисловий цикл зупиняти не довелося.

Тепер вчені мають зрозуміти, що є джерелом електричного поля в природних і промислових процесах, за допомогою якого відбувається поляризація і набір заряду частинками.

Нагадаємо, в листопаді минулого року астрофізики заявили про те, що їм вдалося виявити в блискавках антиматерію.