بر طبق مطالعات انجام شده توسط دانشمندان روسی، پرتوهای کیهانی که با قطره‌های آب موجود در ابرها برهم‌کنش دارند، نقش مهمی را در فرایند ایجاد آذرخش ایفا می‌کنند.

هرچند همه ما تا به امروز شاهد وقوع آذرخش های زیادی بوده‌ایم، اما دانشمندان هنوز به درستی علت شروع این تخلیه الکتریکی را نمی‌دانند. اگرچه مطالعه بر روی آذرخش به صدها سال پیش برمی‌گردد، و با وجود اینکه حدود ۴۰ آذرخش در هر ثانیه در سرتاسر زمین اتفاق می‌افتد، اما هنوز پیش‌بینی درست شروع یک رعد و برق کار بسیار مشکلی است.

آذرخش ها به سه دسته تقسیم می‌شوند: آذرخش هایی که درون ابرها اتفاق می‌افتد؛ آذرخش هایی که بین ابرها اتفاق می‌افتد؛ و آذرخش هایی که بین زمین و ابر اتفاق می‌افتد. در مورد آذرخشی که بین زمین و ابر اتفاق می‌افتد، دانشمندان می‌دانند که کانال پلاسماییِ رسانایی بین ابر و زمین ایجاد می‌شود که باعث وقوع تخلیه الکتریکی می‌گردد. اگرچه، عواملی که باعث باردار شدن اولیه ابرها و در ادامه آن تخلیه الکتریکی می‌شود به وضوح مشخص نیست.

پرتو کیهانی شروع کننده است

در حال حاضر، الکساندر گورویچ (Aleksandr Gurevich)از موسسه فیزیک لبدوف در مسکو و آناتولی کاراشتین (Anatoly Karashtin) از موسسه تحقیقاتی رادیو فیزیکی در Nizhny Novgorod مدلی جدیدی را پیشنهاد داده‌اند که شامل فاکتورهای اساسی‌ای است که روند ایجاد صاعقه را توضیح می‌دهد: رفتار ذرات آب یا یخ درون ابرها و رگبارهایی از الکترون‌های یونیده شده که احتمالا توسط پرتوهای کیهانی ایجاد شده‌اند.

گورویچ و کاراشتین برای بدست آوردن شواهد بیشتر، در حال حاضر با استفاده از یک تداخل‌سنج رادیویی، امواج رادیویی گسیل شده در ۳۸۰۰ صاعقه را در سرتاسر روسیه و قزاقستان تحلیل کرده اند. تعداد بسیار زیادی از این پالس‌های کوتاه اما قوی، درست قبل از اینکه آذرخش اتفاق بیفتد گسیل می‌شوند، و بر طبق گفته محققان، داده‌های بدست آمده از پالس‌ها با مدل شکست الکتریکی گورویچ تطابق دارد.

پالس‌هایی از اطلاعات

محققان همچنین دریافتند که دامنه یک پالس متناسب است با تعداد الکترون‌های ثانویه، و نیز با انرژی پرتو کیهانی اولیه که بارش را ایجاد می‌کند. گورویچ و کاراشتین، انرژی این پرتوهای کیهانی را در حدود ۱۰۱۷ eV محاسبه کردند – توصیف وجود چنین پرتوهای کیهانی با این مقدار انرژی کار بسیار دشواری است.

دانشمندان در توضیح درباره مشاهده چنین پرتوهای پرانرژی بیان کردند که چگالی‌سنج‌هایی که آنها استفاده کرده‌اند، زمانی‌که میدان الکتریکی قوی درون ابر ایجاد می‌شود، از نظر الکتریکی پلاریزه شده و زمانی که میدان به حد آستانه خود می‌رسد یک “تخلیه میکرو” در آن رخ می‌دهد، که در نتیجه شکست اولیه پرتوهای کیهانی را به طور موثری تقویت می‌کند. زمانی‌که این موضوع مورد بررسی قرار گرفت، دانشمندان دریافتند که بیشتر ذرات پرتوکیهانی با انرژی در حدود ۱۰۱۲-۱۰۱۳ eV برای شروع این تخلیه الکتریکی کافی هستند.

جوزف دویر (Josepf Dwyer) فیزیکدان و متخصص در زمینه رعد و برق از موسسه فن‌آوری فلوریدا، که در پروژه اخیر شرکت نداشت، می‌گوید «مدل جدید ایده جالبی است، اما کارهای بیشتر باید انجام شود، برای مثال آزمایش‌هایی برای اندازه‌گیری پالس‌های رادیویی و رگبارهای هوایی در همان زمان». دویر و همکارانش در حال حاضر مشغول کار بر روی همین موارد هستند.