ელვა ყველას აქვს ნანახი და მისი ძალაც ყველას აოცებს. მიუხედავად იმისა, რომ ის ასე ხშირად ხდება — ყოველდღიურად მსოფლიოში დაახლოებით 8,6 მილიონი ელვა ფიქსირდება — გამოცანად რჩება, რატომ გადის ელვა საფეხურთა მთელ სერიებს ჭექა-ქუხილის ღრუბლიდან ქვეშ, მიწისკენ.
ელვის შესახებ სულ რამდენიმე სახელმძღვანელო არსებობს, მაგრამ არც ერთი მათგანი არ ხნის, როგორ წარმოიქმნება ეს „ზიგზაგები“ (საფეხურები) და როგორ გადაადგილდება ელვა კილომეტრების მანძილზე.
ახალი კვლევა ამის ახსნას გვთავაზობს.
ჭექა-ქუხილის ღრუბელში ძლიერი ელექტრული ველები ელექტრონებს ელექტრონებს აღაგზნებს, რათა მათ საკმარისი ენერგია ჰქონდეთ ე. წ. სინგლეტი დელტა ჟანგბადის მოლეკულების წარმოსაქმნელად.
ეს მოლეკულები და ელექტრონები ერთობლივად ქმნიან მოკლე, მაღალგამტარ საფეხურს, რომელიც წამის მემილიონედში ძლიერად ანათებს.
საფეხურის დასასრულს, ვიდრე ის კვლავ მოხდება, პაუზაა, რასაც შემდეგი კაშკაშა, ციმციმა ნახტომი მოჰყვება. ეს პროცესი კვლავ და კვლავ მეორდება.
ექსტრემალური ამინდის მოვლენების გახშირების გამო, ელვისგან თავდაცვა სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება. თუ გვეცოდინება, როგორ ხდება მეხის დარტყმა, შეგვიძლია მისგან უკეთესად დავიცვათ შენობები, თვითმფრინავები, ადამიანები.
ამას გარდა, მიუხედავად იმისა, რომ თვითმფრინავის ეკომეგობრული მასალები საწვავის ეკონომიას აუმჯობესებს, ზრდის ელვის მიერ მისი დაზიანების რისკს და შესაბამისად, საჭიროა დამატებითი თავდაცვა.
რა იწვევს მეხს?
ელვის დარტყმა (მეხი) მაშინ ხდება, როდესაც მილიონობით ვოლტის ელექტრული პოტენციალის მქონე ჭექა-ქუხილის ღრუბლები დედამიწას უერთდებიან. მიწასა და ცას შორის ათასობით ამპერის მქონე დენი მიედინება, რასაც თან ახლავს ათობით ათასი გრადუსი ტემპერატურა.
ელვის ფოტოებზე შესაძლებელია მრავალი ისეთი დეტალის დანახვა, რაც შეუიარაღებელი თვალით არ ჩანს. როგორც წესი, ღრუბლიდან მოდის ოთხი ან ხუთი მკრთალი „ლიდერი“. ესენი გახლავთ დედამიწისკენ არარეგულარული გზით მომდინარე დატოტვილი ზიგზაგები.
ამ ლიდერებიდან პირველი, რომელიც დედამიწაზე მოაღწევს, იწვევს მეხს. ამის შემდეგ, სხვა ლიდერები ქრებიან.
50 წლის წინ, მაღალსიჩქარიანმა ფოტოგრაფიამ კიდევ უფრო მეტი კომპლექსურობა გამოავლინა. ლიდერები ღრუბლიდან დაბლა, „საფეხურებად“ დაახლოებით 50 მეტრის სიგრძეზე ჩამოდის. თითოეული საფეხური წამის მემილიონედში კაშკაშდება, მაგრამ შემდეგ თითქმის სრული წყვდიადი ისადგურებს.
წამის შემდეგ 50 მემილიონედში კიდევ ერთი საფეხური ყალიბდება, წინა საფეხურის ბოლოს, მაგრამ ეს წინა საფეხური ბნელი რჩება.
რატომ ხდება ასეთი საფეხურები? რა ხდება საფეხურებს შორის ბნელ პერიოდებში? როგორ ახერხებენ საფეხურები ღრუბელთან ელექტრულ დაკავშირებას რაიმე ხილული კავშირის გარეშე?
ამ კითხვებზე პასუხი იმალება იმის გაგებაში, რა ხდება მაშინ, როდესაც ენერგიული ელექტრონი ჟანგბადის მოლეკულას ურტყამს.
თუ ელექტრონს საკმარისი ენერგია აქვს, ის მოლეკულას აღაგზნებს და სინგლეტ დელტა მდგომარეობაში გადაჰყავს. ეს გახლავთ „მეტასტაბილური“ მდგომარეობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის სრულყოფილად სტაბილური არ არის, მაგრამ როგორც წესი, 45 წუთის ან მეტის განმავლობაში არ ჩამოდის დაბალენერგიულ მდგომარეობაში.
ამ სინგლეტ დელტა მდგომარეობაში, ჟანგბადი ელექტრონებს აცილებს (საჭიროა ელექტროდენის გასავლელად) ჟანგბადის უარყოფით იონებს. ამის შემდეგ, თითქმის დაუყოვნებლივ ხდება ამ იონების ჩანაცვლება ელექტრონებით (რომლებიც უარყოფით მუხტს ატარებენ), რომლებსაც კვლავ მიბმული აქვთ ჟანგბადის მოლეკულები.
როდესაც ჰაერში ჟანგბადის ერთ პროცენტზე მეტი მეტასტაბილურ მდგომარეობაშია, ჰაერს დენის გატარება შეუძლია.
შესაბამისად, ელვის საფეხურები მაშინ წარმოიქმნება, როდესაც საკმარისი მეტასტაბილური მდგომარეობები იქმნება მნიშვნელოვანი ოდენობის ელექტრონების გამოსაყოფად. საფეხურის ბნელი ნაწილისას, იზრდება მეტასტაბილურ მდგომარეობათა და ელექტრონთა სიმკვრივე.
წამის 50 მემილიონედის შემდეგ, საფეხურს ელექტროდენის გატარება შეუძლია; ამავე დროს, საფეხურის წვეტზე ელექტრული პოტენციალი დაახლოებით ღრუბლის პოტენციალამდე იზრდება და წარმოიქმნება შემდეგი ნაბიჯი.
წინა საფეხურებში წარმოქმნილი აღგზნებული მოლეკულები ქმნიან სვეტს ღრუბლამდე. ამის შემდეგ, მთლიანი სვეტი ელექტროგამტარია და არ სჭირდება ელექტრული ველი და სინათლის მცირე გამოსხივება.
ხალხისა და ქონების დაცვა
ელვის წარმოქმნის გაგება მნიშვნელოვანია შენობების, საჰაერო ხომალდებისა და ადამიანების დაცვის სისტემების შესაქმნელად.
მართალია, ადამიანებს მეხი იშვიათად ეცემა, მაგრამ ის ხშირად ურტყამს შენობებს, განსაკუთრებით მაღლებს და იზოლირებულებს.
როდესაც მეხი ხეს ეცემა, მასში არსებული სითხე დუღდება და ამ დროს წარმოქმნილი ორთქლი წნევას ქმნის და მერქანი სკდება.
როდესაც მეხი შენობის კუთხეს ეცემა, დუღდება ბეტონში ჩაჟონილი წვიმის წყალი. წნევა შენობის მთლიან კუთხეს ანგრევს და ქმნის სასიკვდილო კოლაფსის რისკს.
1752 წელს ბენჯამინ ფრანკლინის მიერ გამოგონებული მეხამრიდი წარმოადგენს შენობის სახურავზე დამაგრებულ სქელ მავთულს, რომელიც მიწას უერთდება. მისი მიზანი ელვის მიზიდვა და მისი ელექტრული მუხტის დამიწებაა. ნაკადის მავთულში მიმართვა შენობას დაზიანებისგან იცავს.
ფრანკლინის მეხამრიდები დღეს საჭიროა მაღალი შენობებისა და ეკლესიებისთვის, მაგრამ გაურკვეველი ის არის, რამდენი მეხამრიდია საჭირო თითოეული სტრუქტურისთვის.
მომზადებულია The Conversation-ის მიხედვით.
