Каждый видел молнии много раз, но никто до сих пор не наблюдал в деталях, как происходит зарождение молнии в грозовом облаке.

Три года назад испанские физики Джоан Монтанья (Joan Montanya?) и Оскар ван дер Вельде (Oscar van der Velde) из Политехнического университета Каталонии (Испания) установили высокоскоростную камеру в долине реки Эбро на северо-востоке Испании в надежде зафиксировать это физическое явление. 9 сентября 2012 года им повезло: удалось сделать качественную видеозапись молнии на скорости 11019 кадров/с.

Три года учёные анализировали видеозапись, и сейчас наконец-то опубликовали её в открытом доступе как сопроводительный материал к научной работе в журнале Scientific Reports. В статье они подробно описывают механизм двунаправленной инициации молнии. Видеоролик длится 32 секунды, но это замедленный видеоряд событий, которые в реальности продолжались примерно 25 миллисекунд.



Научная группа Lightning Research в Политехническом университете Каталонии изучает молнии уже более десяти лет. Коллеги называют их «охотниками за молниями»: с началом грозы профессор Монтанья с коллегами выезжают на своём фургоне, который оборудован высокоскоростной камерой, детектором высокоэнергетических частиц, антенной и другим оборудованием. Молния — непредсказуемое природное явление. Разряд может образоваться в любое время в произвольном месте, поэтому качественная съёмка, которая удалась учёным в 2012 году, представляет такую ценность.





В опубликованном видеоролике видно формирование электрических разрядов в электрическом поле под грозовым облаком. На первой секунде видео формируется лидер — яркий термоионизованный канал с высокой проводимостью. Примерно на седьмой секунде отрицательно заряженный лидер вступает в контакт с положительно заряженной нитью электрического разряда в левой части кадра. В этот момент электрическое сопротивление воздуха не выдерживает напряжённости электрического поля — и происходит яркая вспышка молнии. Здесь электрическая энергия превращается в тепловую, световую и звуковую.





Авторы научной работы подробно разбирают процесс двунаправленного роста лидеров молнии. Он соответствует теоретической модели, которую впервые представил Хайнц-Вольфрам Каземир (Heinz-Wolfram Kasemir) в 1960 году и которую применяли для 3D-моделирования молний в 2002-2010 годы.