Un nou model computerizat ar putea rezolva în sfârșit misterul energiei lipsă din norii de furtună, sugerând că puterea necesară pentru declanșarea fulgerelor provine dintr-o avalanșă de electroni generată de raze cosmice venite din afara planetei noastre.
Oamenii de știință știau că fulgerul este o descărcare electrică masivă între nori și Pământ, însă modul exact în care norii acumulează un câmp electric suficient de puternic pentru a lansa un fulger a rămas o enigmă timp de secole.
Acum, un studiu publicat pe 28 iulie 2025 în Journal of Geophysical Research: Atmospheres folosește simulări avansate pentru a dezvălui că fulgerul este rezultatul unei puternice reacții în lanț care își are originea în spațiul cosmic.
„Descoperirile noastre oferă prima explicație precisă și cantitativă a modului în care se formează fulgerul în natură. Acesta face legătura între raze X, câmpuri electrice și fizica avalanșelor de electroni.”, a declarat autorul principal al studiului, Victor Pasko, profesor de inginerie electrică la Penn State.
Fulgerul nu se naște în nori: care este explicaţia
Natura electrică a fulgerului a fost confirmată celebrul experiment al lui Benjamin Franklin din anul 1752, însă, în ciuda acestei descoperiri, datele colectate ulterior de avioane și baloane meteorologice au arătat o discrepanță majoră: câmpul electric necesar pentru ca electronii să cadă în cascadă spre Pământ este de aproximativ 10 ori mai mare decât cel măsurat efectiv în interiorul norilor de furtună.
Două teorii principale au încercat să explice acest fenomen. Prima, bazată pe electricitatea statică, postulează că frecarea dintre particulele de gheață din nori separă electronii, care se acumulează până când ionizează aerul de dedesubt, eliberând o cascadă spre sol.
A doua teorie propune că această ionizare inițială este declanșată de razele cosmice – particule subatomice de mare energie, precum protonii, care provin de la Soare, supernove sau pulsari și care lovesc constant atmosfera superioară a Pământului. Impactul acestora creează o descompunere rapidă a electronilor, care culminează cu o lovitură la sol.
Pentru noul studiu, cercetătorii au combinat date de la senzori tereștri, sateliți și avioane de spionaj de mare altitudine cu un model matematic ce simulează condițiile dintr-un nor de furtună chiar înainte de un fulger.
Rezultatele simulărilor au susținut în mod clar teoria razelor cosmice. Modelul arată cum electronii produși de protonii cosmici de mare viteză sunt accelerați de-a lungul liniilor câmpului electric. Atunci când aceștia lovesc molecule din atmosferă, precum azotul și oxigenul, se multiplică, ducând la o avalanșă de electroni care, la rândul ei, produce fotoni de înaltă energie ce inițiază fulgerul, arată Live Science.
În mod surprinzător, modelul oferă și o explicație pentru un alt fenomen misterios: flash-urile de raze gamma și raze X – fotoni de înaltă energie – care apar chiar înainte de un fulger.
„În modelul nostru, razele X de mare energie produse de avalanșele relativiste de electroni generează noi electroni inițiali, impulsionați de efectul fotoelectric din aer, amplificând rapid aceste avalanșe. Pe lângă faptul că este produsă în volume foarte compacte, această reacție în lanț poate avea o intensitate foarte variabilă, ducând adesea la niveluri detectabile de raze X, însoțite de emisii optice și radio foarte slabe. Acest lucru explică de ce aceste flash-uri de raze gamma pot apărea din regiuni sursă care par optic slabe și silențioase din punct de vedere radio.”, a mai explicat Pasko.
