Descoperirile ar putea deschide calea pentru electronice avansate pentru climat rece
Procesul care creează fulgerul nu a fost niciodată înțeles cu precizie, dar oamenii de știință știu că gheața joacă un rol crucial. O nouă cercetare în dezvoltarea componentelor electrice pentru condiții reci ar fi putut dezvălui în mod neașteptat o piesă semnificativă a puzzle-ului, explicând unul dintre cele mai haotice fenomene ale naturii.
Un grup internațional de cercetători a descoperit noi proprietăți electrice ale gheții, care apar atunci când se aplică forță pentru a îndoi materialul într-un anumit mod. Descoperirile ar putea duce la inginerie electrică inovatoare și ar putea ajuta la dezlegarea misterului furtunilor.
Fulgerul și furtunile se formează atunci când curenți ascendenți puternici, care transportă apă caldă, se ciocnesc cu curenți descendenți care transportă gheață și grindină. Pe măsură ce apa îngheață și eliberează căldură, devine încărcată pozitiv, în timp ce grindina se înmoaie și se ciocnește cu mai multă apă, devenind încărcată negativ.
Grupurile separate de particule pozitive și negative generează câmpuri electrice care se acumulează până când adună suficientă sarcină pentru a învinge atmosfera bine izolată a Pământului, eliberând fulgerul. O mică parte din particulele negative poate interacționa, de asemenea, cu particulele pozitive de la suprafață, provocând lovirea fulgerului la sol.
Oamenii de știință s-au luptat mult timp să înțeleagă cum gheața și grindina care se ciocnesc în interiorul furtunilor devin electrificate, deoarece gheața nu este piezoelectrică, spre deosebire de anumite cristale și alte solide care pot elibera sarcină electrică atunci când sunt lovite. Cu toate acestea, într-o lucrare publicată recent în Nature, cercetători de la Institutul de Nanoștiință și Nanotehnologie din Barcelona și de la universitățile Stony Brook și Xi’an Jiaotong au demonstrat că gheața poate prezenta proprietăți flexoelectrice atunci când este îndoită.
Descoperirea ar putea facilita producția de traductoare ieftine – componente care convertesc energia – în climate reci sau îndepărtate. Cu toate acestea, densitatea de sarcină măsurată în experimente seamănă, de asemenea, foarte mult cu sarcina observată în timpul coliziunilor de gheață în furtuni, sugerând că flexoelectricitatea gheții este un ingredient cheie în formarea fulgerului.
Experții sfătuiesc de obicei oamenii să se adăpostească în clădiri în timpul furtunilor, deoarece instalațiile sanitare și cablajele pot direcționa fulgerul departe de oameni. Din același motiv, oamenii ar trebui să evite, de asemenea, utilizarea întrerupătoarelor electrice sau a prizelor de apă în timpul furtunilor.
Oricine este prins afară în timpul unei furtuni ar trebui să caute adăpost într-un vehicul complet închis și să evite atingerea componentelor conectate la exteriorul vehiculului, cum ar fi radioul sau contactul. Fulgerul este extrem de imprevizibil și poate lovi obiecte de la sol la kilometri în afara furtunilor, așa că oamenii ar trebui să presupună că există un risc dacă pot auzi tunete.
