Кіріспе
Электростатикалық разрядты қамтитын ауа райы құбылысы. Найзағай – атмосферадағы екі электр зарядталған аймақ арасында атмосфера арқылы электростатикалық разрядтардың нәтижесінде пайда болатын табиғи құбылыс. Бұл разряд аймақтарды уақытша бейтараптандырып, олардың түріне қарай орташа есеппен 200 мегаджоульден 7 гигаджоульге дейін энергияны бірден босатады. Бұл разряд электромагниттік сәулеленудің кең спектрін тудырады – электрондардың жылдам қозғалысынан пайда болатын жылудан бастап, қара дене сәулеленуі түріндегі жарқын жарыққа дейін. Найзағай күркіреуге себеп болады, ол разряд маңындағы газдардың күрт қысымның өсуінен пайда болатын соққы толқынынан шығатын дыбыс. Найзағай көбінесе найзағайлар кезінде және басқа да энергетикалық ауа райы жүйелерінде кездеседі, бірақ жанартау жарылыстары кезінде жанартау найзағайлары да пайда болуы мүмкін. Найзағай – атмосфералық электр құбылысы және ол жаһандық атмосфералық электр айналымына үлес қосады. Найзағайдың үш негізгі түрі олардың пайда болатын жеріне қарай ажыратылады: бір ғана найзағайлы бұлттың ішінде (ішкі бұлт), екі бұлт арасында (бұлттан бұлтқа) немесе бұлт пен жер арасында (бұлттан жерге). Соңғы жағдайда ол найзағай соққысы деп аталады. Басқа да көптеген түрлері белгілі, соның ішінде алыстан көрінетін, бірақ естілмейтін "жылу найзағайы"; орман өрттерін тудыруы мүмкін құрғақ найзағай; және ғылыми тұрғыдан сирек байқалатын шарлы найзағай. Адамдар мыңдаған жылдар бойы найзағайды қастерлеген. "Көкіден келген шаңқай" сияқты найзағайға байланысты фразеологиялық тіркестер көптеген тілдерде кездеседі. Найзағайдың көрінісі мен ерекшелігі адамдарды әрқашан қызықтырған. Найзағайдан қорқу астрафобия деп аталады. Найзағайдың ең алғашқы суреті 1847 жылы Томас Мартин Истерли жасаған. Ал сақталған ең алғашқы сурет 1882 жылы Уильям Николсон Дженнингс жасаған, ол өмірінің жартысын найзағайдың суреттерін түсіріп, оның әртүрлілігін дәлелдеуге арнаған. Бөлшектік эмиссиялардың (ауаның ластануының бір түрі) найзағай белсенділігін арттыратынына күшті дәлелдер бар. Алайда найзағай ауа сапасын жақсарта алады және атмосферадан метан сияқты парниктік газдарды тазарта алады, сонымен бірге азот оксиді мен озонды да жасайды. Найзағай өрттің негізгі себебі болып табылады, ал өрттер де климаттың өзгеруіне әсер етеді. Олардың арақатынасын нақтылау үшін қосымша зерттеулер қажет.
Lightning is a natural phenomenon formed by electrostatic discharges through the atmosphere between two electrically charged regions, either both in the atmosphere or one in the atmosphere and one on the ground, temporarily neutralizing these in a near instantaneous release of an average of between 200 megajoules and 7 gigajoules of energy, depending on the type. This discharge may produce a wide range of electromagnetic radiation, from heat created by the rapid movement of electrons, to brilliant flashes of visible light in the form of black body radiation. Lightning causes thunder, a sound from the shock wave which develops as gases in the vicinity of the discharge experience a sudden increase in pressure. Lightning occurs commonly during thunderstorms as well as other types of energetic weather systems, but volcanic lightning can also occur during volcanic eruptions. Lightning is an atmospheric electrical phenomenon and contributes to the global atmospheric electrical circuit. The three main kinds of lightning are distinguished by where they occur: either inside a single thundercloud (intra cloud), between two clouds (cloud to cloud), or between a cloud and the ground (cloud to ground), in which case it is referred to as a lightning strike. Many other observational variants are recognized, including "heat lightning", which can be seen from a great distance but not heard; dry lightning, which can cause forest fires; and ball lightning, which is rarely observed scientifically. Humans have deified lightning for millennia. Idiomatic expressions derived from lightning, such as the English expression "bolt from the blue", are common across languages. At all times people have been fascinated by the sight and difference of lightning. The fear of lightning is called astraphobia. The first known photograph of lightning is from 1847, by Thomas Martin Easterly. The first surviving photograph is from 1882, by William Nicholson Jennings, a photographer who spent half his life capturing pictures of lightning and proving its diversity. There is growing evidence that lightning activity is increased by particulate emissions (a form of air pollution). However, lightning may also improve air quality and clean greenhouse gases such as methane from the atmosphere, while creating nitrogen oxide and ozone at the same time. Lightning is also the major cause of wildfire, and wildfire can contribute to climate change as well. More studies are warranted to clarify their relationship.
Электрмен жабдықтау
Ғылымшылар зарядтау процесінің егжей-тегжейін әлі зерттеп жатыр, бірақ күн күркірінің электрленуінің негізгі принциптері туралы жалпы келісім бар. Электрлену трибоэлектрлік эффекті арқылы жүруі мүмкін, бұл соқтығысатын денелер арасында электрон немесе ион алмасуына алып келеді. Зарядталмаған, соқтығысқан су тамшылары, олардың арасындағы зарядтың (сулы иондар түрінде) ауысуы нәтижесінде электр өрісінде зарядтала алады, бұл күн күркіреген бұлтта кездеседі. Күн күркіреген кездегі негізгі зарядтау аймағы дауылдың орталық бөлігінде орналасқан, онда ауа тез жоғары (көтеріледі) және температурасы; 1-суретті қараңыз. Бұл аймақта температура мен ауаның жылдам көтерілуінің үйлесімі қатты суыған бұлт тамшыларын (мұздың қату температурасынан төмен температурадағы кішкентай су тамшылары), кішкентай мұз кристалдарын және граупельді (жұмсақ градус) құрайды. Көтерілетін ауа ағыны суытылған бұлт тамшыларын және өте кішкентай мұз кристалдарын жоғары көтереді. Сонымен қатар, граупель, айтарлықтай үлкен және тығыз болғандықтан, көтеріліп келе жатқан ауада түсіп немесе тоқтап қалады. Жауын-шашынның қозғалысындағы айырмашылық соқтығысуларға себеп болады. Көтеріліп келе жатқан мұз кристалдары граупельмен соқтығысқанда, мұз кристалдары оң заряд алады, ал граупель теріс заряд алады; 2-суретті қараңыз. Көтерілетін ауа ағыны оң зарядталған мұз кристалдарын дауыл бұлтының жоғарғы жағына қарай көтереді. Үлкен және тығыз граупель дауыл бұлтының ортасында тоқтап тұрады немесе дауылдың төменгі бөлігіне қарай құлайды. Уильям Томсон (Лорд Кельвин) судағы зарядтың бөлінуі Жер бетіндегі қалыпты электр өрістерінде жүреді екенін көрсетті және осы білімді пайдалана отырып, үздіксіз электр өрісін өлшейтін құралды жасады. Сұйық суды пайдалана отырып, зарядтың физикалық бөлінуі Кельвин су тамшылағышы арқылы Кельвинмен дәлелденді. Зарядты тасымалдаушы түрлердің ең мүмкін түрі – сулы сутегі ионы және сулы гидроксид ионы деп саналды. Қатты су мұзының электрленуі де қарастырылды. Зарядталған түрлер сутегі ионы мен гидроксид ионы деп есептелді. Электрон сұйық суда гидроксид ионы мен еріген сутегіне қатысты, күн күркіреген кездегі уақыт аралығында тұрақты емес. Шағынның заряд тасымалдаушысы негізінен плазмадағы электрондар болып табылады. Сұйық сумен немесе қатты сумен байланысты иондардан (оң сутегі ионы және теріс гидроксид ионы) зарядтың, шағынмен байланысты электрондарға айналу процесі электрохимияның қандай да бір түрін қамтуы керек, яғни химиялық түрлердің тотығуы және/немесе тотығу-тотықсыздануы. Гидроксид негіз ретінде әрекет ететіндіктен және көмірқышқыл газы қышқыл газы болғандықтан, зарядталған су бұлттарында, онда теріс заряд сулы гидроксид ионы түрінде болады, атмосфералық көмірқышқыл газымен әрекеттесіп, сулы карбонат иондары мен сулы гидрокарбонат иондарын құрайды.
Жалпы ескертулер
Бұлттан жерге түсетін шағын немесе үлкен жарқын шығарулар бұлттың ішінен жер бетіне дейін ауа арқылы электр тогын өткізетін плазма арнасын құрумен аяқталады. Бұл шығару өте күрделі процестің соңғы сатысы болып табылады. Күшті болған кезде, әдеттегі дауыл минутына үш немесе одан да көп рет жерге соққы береді. Шағын немесе үлкен жарқын шығарулар көбінесе жылы ауа мен суық ауа массалары араласқанда пайда болады, бұл атмосфераны поляризациялау үшін қажетті атмосфералық өзгерістерге әкеледі. Шаңды дауылдар, орман өрттері, құйынды дауылдар, жанартаулардың атқылауы және тіпті қыстың суығында да, мұндай шығарулар – қысқы дауылдар түрінде кездесуі мүмкін. Жылдам ағыстар әдетте жаңбыр жолақтарында және орталықтан шамалы қашықтықта шағын немесе үлкен жарқын шығаруларды тудырады.
Таралу, жиілігі мен көлемі
Жарық Жер бетіне біркелкі тарамайды. Жерде шамамен секунд сайын 44 (± 5) рет немесе жылына 1,4 миллиардқа жуық жарқырау болады, ал орташа ұзақтығы 0,52 секундты құрайды, бұл шамамен 60-70 микросекундтан тұратын көптеген қысқа жарқыраулардан (соққылардан) тұрады. Әлемнің нақты бір аймағында жиілікке, таралуға, күшке және физикалық қасиеттерге әсер ететін көптеген факторлар бар. Оларға жердің биіктігі, ендік, басым жел ағындары, салыстырмалы ылғалдылық, жылы және суық су массаларына жақындық жатады. Орташа ендіктерде бұлт ішіндегі, бұлттан бұлтқа және бұлттан жерге түсетін жарқыраудың үлесі маусымға қарай өзгеруі мүмкін. Адамдар жерде өмір сүретіндіктен және олардың мүлкінің көп бөлігі жерде орналасқандықтан, оларға зақым немесе жойқылық келтіруі мүмкін болғандықтан, бұлттан жерге түсетін (CG) жарқырау ең көп зерттелген және жақсы түсінілген түрі болып табылады, тіпті бұлттағы (IC) және бұлттан бұлтқа түсетін (CC) жарқыраутар жиірек кездеседі. Жарықтың болжаусыздығы оның пайда болу себептерін толық түсіндіруге кедерілдіреді, тіпті ғалымдар жүздеген жылдар бойы зерттеулер жүргізгеніне қарамастан. Жарқыраудың шамамен 70% тропиктік аймақтарда, атмосфералық конвекция ең жоғары болатын жерде пайда болады. Бұл жылы және суық ауа массаларының араласуынан, сондай-ақ ылғалдың әртүрлі концентрациясынан туындайды және көбінесе олардың шекараларында болады. Гольфстрім сияқты құрғақ құрлықтан өтетін жылы мұхит ағындары АҚШ-тың оңтүстік-шығысында жарқырау жиілігінің жоғары болуын түсіндіреді. Судың үлкен көлемдерінде атмосфералық араласуға ықпал ететін топографиялық өзгерістер болмағандықтан, жарқырау мұхиттарда құрлыққа қарағанда сирек кездеседі. Солтүстік және Оңтүстік полюстердегі дауылды ауа райының шектеулі таралуы осы аймақтардағы жарқыраудың азаюына себеп болады. Жалпы алғанда, барлық жарқыраудың шамамен 25% CG жарқыраулардың үлесіне тиеді. Дауылдың негізі көбінесе теріс зарядталғандықтан, көптеген CG жарқыраулары осы жерден басталады. Бұл аймақ әдетте бұлттың ішінде мұз пайда болатын биіктікте орналасқан. Мұздың пайда болуы және сумен соқтығысуы бастапқы зарядтың дамуы мен бөліну процесінің маңызды бөлігі болып көрінеді. Желдің әсерінен болатын соқтығыстар кезінде мұз кристалдары оң зарядты қабылдайды, ал мұз бен судың ауыр қоспасы (граупель деп аталады) теріс зарядты қабылдайды. Дауыл бұлтындағы жоғары көтерілу ағындары жеңіл мұз кристалдарын граупельден бөліп, бұлттың жоғарғы бөлігінде оң кеңістіктік зарядтың, ал төменгі бөлігінде теріс кеңістіктік зарядтың жиналуына әкеледі. Бұлттағы шоғырланған заряд ауаның оқшаулағыш қасиеттерін басып өтуі керек, ал бұл қашықтыққа пропорционалды түрде артады, сондықтан бұлт жерге жақын болғанда CG соққыларының үлесі (CC немесе IC разрядтарына қарағанда) артады. Тропиктік аймақтарда, мұз пайда болатын биіктік атмосферада жоғарырақ болғандықтан, жарқыраудың тек 10% CG болып табылады. Норвегия ендігінде (шамамен 60° солтүстік ендігінде), мұз пайда болатын биіктік төмен болғандықтан, жарқыраудың 50% CG болып табылады. Жарқырау көбінесе кумулонимбус бұлттарынан пайда болады, олардың негізі әдетте жерден жоғары орналасқан және биіктігі 500 метрге дейін жетеді. Жердегі ең көп жарқырау болатын жер – Маракайбо көлінің үстінде, онда Кататумбо құбылысы күніне 250 жарқырау тудырады. Бұл құбылыс жылына орташа есеппен 297 күнге созылады. Екінші ең жоғары жарқырау тығыздығы Конго Демократиялық Республикасының шығысындағы таулардағы Кифука ауылының маңында байқалады, онда биіктік шамамен орташа есеппен, бұл аймақ басқа жарқырау ошақтарын қабылдайды, Сингапур және Орталық Флоридадағы Жарқырау аллеясы. Дүниежүзілік метеорологиялық ұйымның мәліметінше, 2020 жылдың 29 сәуірінде АҚШ-тың оңтүстігінде 768 км (477,2 миль) ұзындықтағы жарқырау тіркелді, бұл бұрынғы рекордтан (Оңтүстік Бразилия, 2018 жылдың 31 қазаны) 60 км (37 миль) ұзын.
Электр өрісін жасау
Күн күркірі Жер бетінде қозғалғанда, оның астындағы Жер бетінде бірдей, бірақ қарама-қарсы полярлы электр заряды туындайды. Белгілі бір нүктеге қатысты өлшенгенде, туындаған оң беттік заряд найзағайлы бұлт жақындағанда аз болады, дауылдың ортасы келгенде артады және бұлт өткен соң төмендейді. Туындаған беттік зарядтың салыстырмалы мәні шамамен қоңырау тәрізді қисық түрінде бейнеленуі мүмкін. Қарсы зарядталған аймақтар олардың арасындағы ауада электр өрісін құрайды. Бұл электр өрісі найзағайлы бұлттың төменгі жағындағы беттік зарядтың күшіне байланысты өзгереді – жиналған заряд неғұрлым көп болса, электр өрісі де соғұрлым жоғары болады.
Жарықтар мен соққылар
Найзағайдың ең жақсы зерттелген және түсінілген түрі – бұлттан жерге (CG) найзағай. Бұлт ішіндегі (IC) және бұлттан бұлтқа (CC) жарқыраулар көбірек кездессе де, бұлттардың ішінде бақылауға арналған "нақты" нүктелердің болмауы себепті зерттеулері өте қиын. Сонымен қатар, найзағайдың бірдей нүктеге қайта-қайта және тұрақты түрде соғу ықтималдығы өте төмен болғандықтан, тіпті CG жиілігі жоғары аймақтарда да ғылыми зерттеу жүргізу қиын.
Найзағай жетектері
Бұл процесс толыққанды түсінілмеген, себебі "лидер" деп аталатын иондалған ауаның екі бағытты арнасы, найзағайлы бұлттың қарама-қарсы зарядталған аймақтары арасында пайда болады. Лидерлер – иондалған газдың электр өткізгіш арналары, олар лидер ұшының зарядына қарама-қарсы зарядты аймақтар арқылы таралады немесе басқаша тартылады. Екі бағытты лидердің теріс жағы, бұлттың ішіндегі оң зарядты аймақты, сондай-ақ "ұңғыма" деп аталатын жерді толтырады, ал оң жағы теріс зарядты ұңғыманы толтырады. Көбінесе лидерлер бөлініп, ағаш сияқты бұтақтарды құрайды. Сонымен қатар, теріс және кейбір оң лидерлер "қадам" деп аталатын үдеріс арқылы үзіліспен қозғалады. Лидерлердің дірілдеп қозғалысын, найзағайдың баяу бейнесінде оңай байқауға болады. Лидердің бір жағы қарама-қарсы зарядталған ұңғыманы толығымен толтырса, екінші жағы әлі де белсенді болуы мүмкін. Мұндай жағдайда, ұңғыманы толтырған лидер, күн күркіреуден тысқары тарап, бұлттан ауаға немесе бұлттан жерге разряд жасауы мүмкін. Типик бұлттан жерге жасалатын разрядта, екі бағытты лидер, найзағайлы бұлттың негізгі теріс және төменгі оң зарядталған аймақтары арасында басталады. Оң зарядталған, әлсіз аймақ теріс лидермен тез толтырылады, содан кейін индуктивті зарядталған жерге қарай таралады. Оң және теріс зарядталған лидерлер қарама-қарсы бағытта қозғалады: оң – бұлттың ішінде жоғары, теріс – жерге қарай. Екі иондық арна да, өз бағыттары бойынша бірнеше рет тікелей қозғалады. Әрбір лидер, жетекші ұштарында иондарды "жинап", бір немесе бірнеше жаңа лидерлерді шығарып, зарядталған иондарды шоғырландыру үшін қайта жиналады, содан кейін тағы да лидерлерді атып шығарады. Теріс лидер төмен қарай таралып, бөліне береді, көбінесе Жер бетіне жақындаған сайын жылдамдығы артады. "Ұңғымалар" арасындағы иондық арналардың ұзындығының шамамен 90% -ы белгілі бір ұзындықта болады. Иондық арнаның қалыптасуы салыстырмалы түрде ұзақ уақыт алады (жүздеген миллисекундтар), ал нәтижесіндегі разряд бірнеше ондаған микросекунд ішінде жүреді. Арнаны қалыптастыруға қажетті электр тогы, ондаған немесе жүздеген ампермен өлшенеді, ал нақты разряд кезіндегі ток мөлшері одан әлдеқайда артық. Шағылыс лидерінің басталуы толыққанды түсініксіз. Найзағайлы бұлттағы электр өрісінің күші, әдетте бұл процесті өздігінен бастауға жеткіліксіз. Көптеген гипотезалар ұсынылған. Бір гипотеза бойынша, ғарыштық сәулелердің әсерінен релятивистік электрондардың шомылулары пайда болады, содан кейін олар "қашып кеткен бұзылу" деп аталатын үдеріс арқылы жоғары жылдамдыққа дейін үдетіледі. Бұл релятивистік электрондар соқтығысып, бейтарап ауа молекулаларын иондағанда, лидерлердің қалыптасуын бастайды. Тағы бір гипотеза, су тамшыларының немесе мұз кристалдарының жанында жергілікті күшейтілген электр өрістерінің пайда болуын қарастырады. Перколяция теориясы, әсіресе бейтарап перколяция жағдайында, кездейсоқ байланыс құбылыстарын сипаттайды, олар найзағай соққан кездегі байланысты құрылымдардың эволюциясын тудырады. Жақында LOFAR станциясы дауыл кезінде жинаған бақылау деректері, ағынды қар көшкіні моделін қолдайды.
Жоғары қарай көтерілетін желбезектер
Қадаммен түсетін жетекші жерге жақындағанда, жердегі қарама-қарсы зарядтардың болуы электр өрісінің күшін күшейтеді. Электр өрісі ағаштар мен биік ғимараттар сияқты жерге тірелген нысандардың жоғарғы бөліктерінде, олар найзағай бұлттарының табанына ең жақын болғанда ең күшті болады. Электр өрісі жеткілікті күшті болса, осы нүктелерден оң зарядталған иондық арналар, яғни оң немесе жоғарыға қарай бағытталған жарқын шығарушылар пайда болуы мүмкін. Бұл теорияны алғаш рет Хайнц Каземир ұсынған. Теріс зарядталған жетекшілер жақындағанда, жергілікті электр өрісінің күші артып, короналық разрядқа ұшыраған жерге тірелген нысандар белгілі бір шектің артығына өтіп, жоғарыға қарай жарқын шығарушылар құрай бастайды.
Қосылған
Төменге қарайғы жетекші қол жетімді жоғарыға қарайғы жетекшіге қосылған кезде, "байланыс" деп аталатын процесс жүзеге асады, нәтижесінде төмен кедергілі жол пайда болып, разряд болуы мүмкін. Суреттерде байланыспаған тасқындар анық көрінеді. Тармақталған найзағайда да байланыспаған төменге қарайғы жетекшілер көрінеді, олардың ешқайсысы жерге қосылмаған, бірақ солай көрінуі мүмкін. Жоғары жылдамдықты бейнежазбалар байланыс процесін орындалып жатқанда көрсетуге мүмкіндік береді.
Қайталау соққысы
Ағызушы арна бұлттың теріс заряды мен төмендегі оң беттік заряды арасындағы ауа аралығын жауып тастаған кезде, найзағай арнасының кедергісі күрт төмендейді. Нәтижесінде электрондар қосылу нүктесінен басталатын аймақта, жарық жылдамдығының үштен біріне дейін бүкіл жетекші желі бойымен тездетіледі және кеңейеді. Бұл "қайта соққысы" және найзағайдың ең жарқын және байқалатын бөлігі. Үлкен электр заряды плазма арнасы арқылы бұлттан жерге ағып, жердің оң зарядын бейтараптандырады, ал электрондар соққы нүктесінен айналаға таралады. Бұл үлкен ток күші жер бетінде радиалды кернеудің үлкен айырмашылықтарын тудырады. Бұл "қадамдық потенциалдар" деп аталады және олар адамдар немесе жануарлар тобында найзағайдың өзінен де көп жарақаттар мен өлімге себеп болады. Электр тогы барлық қол жетімді жолмен өтеді. Сондықтан, мұндай қадамдық потенциалдар токтың бір аяғынан кіріп, екіншісінен шығуына себеп болып, найзағай соққан жерге жақын тұрған бақытсыз адамға немесе жануарға электр тоғын береді. Типикалық теріс CG жарқылы үшін қайта соққысының электр тогы 30 килоамперді құрайды, көбінесе "теріс CG" найзағай деп аталады. Кейде, жерден бұлтқа (GC) найзағай шағылысы дауыл астындағы жердегі оң зарядталған аймақтан басталуы мүмкін. Мұндай разрядтар көбінесе байланыс антенналары сияқты өте биік құрылымдардың жоғарғы бөлігінен пайда болады. Қайта соққысы тогының жылдамдығы шамамен 100 000 км/с (жарық жылдамдығының үштен бірі) құрайтыны анықталды. Қайта соққысы кезінде пайда болатын электр тогының үлкен ағыны және оның жылдамдығы (микросекундтармен өлшенеді) толыққанды жетекші арнаны тез қыздырып, жоғары электр өткізгіш плазма арнасын құрайды. Плазманың ядролық температурасы қайта соққысы кезінде , бұл оның жарқын, көк-ақ түспен сәулеленуіне әкеледі. Электр тогы тоқтағаннан кейін арна суынып, ондаған немесе жүздеген миллисекунд ішінде таралады, көбінесе жарық шығаратын газдың фрагменттері ретінде жоғалады. Қайта соққысы кезіндегі дерлік бірден қызу ауаны жарылыспен кеңейтеді, бұл найзағайдың шуы ретінде естілетін күшті соққы толқынын тудырады.
Қайталау
Жоғары жылдамдықты бейнелер (кадрдан кадрға қарастырылғанда) CG найзағайларының көпшілігі 3 немесе 4 жеке соққыдан тұрады, бірақ саны 30-ға дейін жетеді. Әрбір қайта соққы салыстырмалы түрде үлкен уақыт аралығымен бөлінеді, әдетте 40-50 миллисекунд, себебі бұлттағы басқа зарядталған аймақтар келесі соққыларда разрядталады. Қайта соққылар көбінесе көзге түсетін "строб эффектісін" тудырады. Бірнеше қайтару соққыларының бір арнаны пайдалану себебін түсіну үшін оң көшбасшылардың қалай әрекет ететінін білу керек, өйткені теріс көшбасшының жерге қосылуынан кейін, жерге тиетін жалын осыған айналады. Оң көшбасшылар теріс көшбасшыларға қарағанда жылдам ыдырайды. Әлі толық түсініксіз себептермен, екі бағытты көшбасшылар ыдыраған оң көшбасшылардың ұштарында пайда болады, онда теріс ұшы көшбасшы желісін қайта иондауға тырысады. Бұл көшбасшылар, сондай-ақ кері көшбасшылар деп те аталады, көбінесе пайда болғаннан кейін көп ұзамай ыдырайды. Егер олар негізгі көшбасшы желісінің өткізгіш бөлігімен байланыс орнатуға қол жеткізсе, кері соққыға ұқсас процесс жүзеге асады және жебе көшбасшысы бастапқы көшбасшының барлық немесе бір бөлігімен өтеді. Жермен байланыс жасайтын жебе көшбасшылары кейінгі кері соққылардың көпшілігіне себеп болады. Әрбір келесі соққыдан бұрын жылдам өрлеу уақыты бар, бірақ бастапқы кері соққыдан төмен амплитудасы бар аралық жебе көшбасшы соққылары болады. Әрбір келесі соққы әдетте алдыңғы соққы қолданған разряд арнасын қайта пайдаланады, бірақ жел ыстық арнаны жылжытса, арна бұрынғы орнынан ығысуы мүмкін. Кері және жебе көшбасшы процестері теріс көшбасшыларда болмайтындықтан, кейінгі кері соққылар оң жерге тиетін найзағайларда сирек кездеседі, олар туралы мақаланың соңында айтылады. Осы күштік толқын нәтижесінде көбінесе нәзік электроника, электр құралдары немесе электр моторлары бұзылады. Артық кернеуден қорғағыштар (SPD) немесе уақытша кернеуден қорғағыштар (TVSS) деп аталатын құрылғылар, осы желілерге параллель қосылғанда, найзағайдың уақытша, бұрмаланған тогын анықтап, оның физикалық қасиеттерін өзгерту арқылы, осы толқыны жерге бағыттап, жабдықты зақымданудан қорғай алады.
Түрлері
Найзағайдың үш негізгі түрі жарқын арнасының "басталу" және "аяқталу" нүктелерімен анықталады. Бұлт ішіндегі (IC) немесе бұлттағы найзағай бір найзағайлы бұлттың ішінде пайда болады. Бұлттан бұлтқа (CC) немесе бұлттар арасындағы найзағай екі түрлі "функционалды" найзағайлы бұлттың арасында басталып, аяқталады. Бұлттан жерге (CG) найзағай көбінесе найзағайлы бұлттан басталып, Жер бетінде аяқталады, бірақ керісінше, яғни жерден бұлтқа қарай да болуы мүмкін. Әр түрдің өзгеше нұсқалары бар, мысалы, "оң" және "теріс" CG жарқыраулары, олардың әрқайсысының белгілі бір физикалық қасиеттері бар, оларды өлшеуге болады. Нақты бір найзағай құбылысын сипаттау үшін қолданылатын түрлі атаулар бірнеше немесе әртүрлі құбылыстарға қатысты болуы мүмкін.
Бұлттан жерге (CG)
Бұлттан жерге (CG) найзағай – нөсер бұлт пен жер арасындағы разряд. Ол бұлттан төмен қарай жылжитын қадамдық көшбасшымен басталады, ал жерден жоғары көтерілетін ағыншы оны қарсы алады. CG – найзағайдың ең сирек кездесетін, бірақ барлық түрлерінің ең жақсы зерттелгені. Оны ғылыми тұрғыдан зерттеу оңай, себебі ол физикалық нысан – жерде аяқталады және оны жердегі аспаптармен өлшеуге болады. Найзағайдың үш негізгі түрінің ішінде, ол өмір мен мүлікке ең көп қауіп төндіреді, өйткені жерге тиеді немесе "соғады". Жалпы разряд, жарқырау деп аталады, ол алдын ала бұзу, қадамдық көшбасшылар, қосылатын көшбасшылар, кері соққылар, тікелей көшбасшылар және келесі кері соққылар сияқты бірнеше процестерден тұрады. Топырақ, тұщы су немесе тұзды су болсын, электр өткізгіштігі найзағайдың разряд жылдамдығына және осыған байланысты көрінетін ерекшеліктеріне әсер етуі мүмкін.
Оң және теріс найзағай
Бұлт пен жер арасындағы (CG) найзағай бұлт пен жер арасындағы электр тогының бағытымен анықталады – оң немесе теріс. Көптеген CG найзағайлары теріс зарядталған, яғни теріс заряд жерге беріледі және электрондар найзағай арнасымен төмен қарай қозғалады (дәстүрлі түрде ток жерден бұлтқа ағады). Ал оң CG жарқырауында электрондар найзағай арнасымен жоғары қарай қозғалады, ал оң заряд жерге беріледі (дәстүрлі түрде ток бұлттан жерге ағады). Оң найзағайлар теріс найзағайлардан сирек кездеседі және барлық найзағайдың шамамен 5% құрайды. Оң найзағайдың пайда болуына себеп болатын алты түрлі механизм бар деп теорияланған. Біріншісі – тік желдің жылдамдығының өзгеруі, ол күн күркіреген бұлттың жоғарғы оң зарядты аймағын ығыстырып, оны төмендегі жерге ашады. Екіншісі – найзағайдың таралу кезеңінде төменгі зарядтық аймақтардың жоғалуы, нәтижесінде негізгі оң зарядтық аймақ қалады. Үшіншісі – күн күркіреген бұлттағы зарядтық аймақтардың күрделі орналасуы, бұл кері диполь немесе кері триполь құрады, онда негізгі теріс зарядтық аймақ негізгі оң зарядтық аймақтың үстінде орналасады. Төртіншісі – күн күркіреген бұлттағы ерекше үлкен төменгі оң зарядтық аймақ. Бесіншісі – кеңейтілген теріс жетекшінің бастапқы нүктесінен үзілуі, нәтижесінде оң ұшы жерге тиетін жаңа екі бағытты жетекші пайда болады, бұл көбінесе иекті жұлқылаушы жәндіктей жарқырауларда көрінеді. Алтыншысы – IC найзағайдан төмен қарай оң тармақтың басталуы. Көптеген адамдардың қате пікіріне қарамастан, оң найзағайлар міндетті түрде дәмдеуіштен немесе жоғарғы оң заряд аймағынан пайда болып, жаңбырсыз аймаққа соқтығыспайды. Бұл пікір найзағай жетекшілерінің бір полюсті және олардың тиісті заряд аймағынан пайда болатыны туралы ескірген идеяға негізделген. Оң найзағайлар теріс найзағайлардан әлдеқайда күшті. Орташа теріс найзағай 30 000 ампер (30 кА) ток күшін тасымалдайды, 15 кулон (C) электр зарядын және 1 гигаджоуль энергияны бөліп шығарады. Ал үлкен оң найзағайлар 120 кА және 350 C дейін ток күшін жеткізе алады. Орташа оң жер жарқырауының ең жоғарғы тогы типтік теріс жарқыраудан шамамен екі есе жоғары, ал ең жоғарғы тогы 400 кА және бірнеше жүз кулондық зарядқа жетеді. Сонымен қатар, жоғары шыңдық тоқтарды қамтитын оң жер жарқырауы көбінесе ұзаққа созылатын токпен бірге жүреді, бұл теріс жер жарқырауында байқалмайды. Олардың жоғары қуатының арқасында оң найзағайлар теріс найзағайлардан әлдеқайда қауіпті. Оң найзағай жоғары шыңдық тоқ пен ұзаққа созылатын тоқ шығарады, бұл беттерді қыздыруға және өрттің пайда болу ықтималдығын арттыруға мүмкіндік береді. Оң найзағайдың ашық ауа арқылы ұзақ қашықтыққа таралуы оларды "көктен келген найзағайлар" деп атауға себеп болады, себебі олар байқаушыларға ескерту жасамайды. Көптеген адамдар оң заряд аймағынан пайда болғандықтан оларды оң найзағай деп қате түсінеді, бірақ байқаулар олардың шын мәнінде теріс жарқыраулар екенін көрсетті. Олар бұлттың ішіндегі IC жарқырауы ретінде басталады, содан кейін теріс жетекші оң зарядталған аймақтан шығып, таза ауа арқылы таралып, кейін жерге соқтығысады. Оң найзағайдың биік құрылымдардан жоғары қарай найзағайдың пайда болуын тудыратындығы және жер деңгейінен бірнеше ондаған километр биіктікте шприттердің пайда болуына жауапты екені де дәлелденді. Оң найзағайлар қысқы дауылдарда, қатты торнадо кезінде және найзағайдың таралу кезеңінде жиі кездеседі. Сонымен қатар, өте төмен жиілікті (ELF) және өте төмен жиілікті (VLF) радио толқындарының үлкен мөлшері пайда болады.
Бұлтты бұлтқа (CC) және бұлт ішіндегі (IC)
Найзағай разряды жерге тимей, бұлт аймақтары арасында пайда болуы мүмкін. Егер ол екі бөлек бұлттың арасында болса, онда ол бұлттан бұлтқа (CC) немесе бұлт аралық найзағай деп аталады; ал егер бір бұлттың ішіндегі әртүрлі электр потенциалы бар аймақтар арасында болса, онда ол бұлт ішіндегі (IC) найзағай деп аталады. IC найзағайы ең көп кездесетін түрі болып табылады. Алюминий қорытпасының тоқ өткізгіш қасиеттеріне байланысты, ұшақ корпусы Фарадей клеткасы ретінде қызмет етеді. Қазіргі заманғы ұшақтар найзағай соққанда қауіпсіз болу үшін жасалған, сондықтан жолаушылар көбінесе оның болғанын сезбейді.
Жануарларға әсері
Жарқын соққан адамдардың 90 пайызы тірі қалғанмен, адамдар мен жануарлар шағылыс салдарынан ішкі органдары мен жүйке жүйесі зақымдануынан ауыр жарақат алуы мүмкін.
Басқа әсерлер
Найзағай атмосферадағы екіатомды азотты тотықтыру арқылы азот айналымында маңызды рөл атқарады, нәтижесінде пайда болатын нитраттар жаңбырмен төгіліп, өсімдіктер мен басқа да организмдердің өсуіне тыңайтқыш ретінде пайда болады.
Күн күркірі
Жердегі найзағайдың электростатикалық разряды, разряд арнасының бойымен ауаны қысқа мерзім ішінде плазма температурасына дейін қыздырады. Сондықтан, кинетикалық теорияға сәйкес, газ молекулаларының қысымы күрт өсіп, найзағайдан сыртқа қарай кеңейеді, нәтижесінде найзағай ретінде естілетін соққы толқыны пайда болады. Дыбыс толқындары бір ғана нүктеден емес, найзағайдың траекториясының бойымен таратылатындықтан, дыбыс көзінің бақылаушыға қатысты әртүрлі қашықтықта орналасуы дөңгелектеген немесе құрқыраған әсер тудыруы мүмкін. Дыбыстық сипаттамаларды қабылдауды найзағай арнасының бейінділігі мен мүмкін тармақталуы, жер бетінен акустикалық эхоның тууы және найзағайдың көбінесе көптеген разрядтардан тұруы сияқты факторлар күрделендіреді. Жарық шамамен , ал дыбыс ауада шамамен жылдамдықпен таралады. Бақылаушы, көрінетін найзағай мен естілетін күн күркірі арасындағы уақытты өлшеу арқылы соққыға дейінгі қашықтықты шамамен анықтай алады. Егер найзағайдың жарқылы күн күркірінен бір секунд бұрын байқалса, онда қашықтық шамамен болады; үш секундтық кешігу шамамен (3 × 343 м) қашықтықты көрсетеді. Ал күн күркірінен бес секунд бұрын жарқыл байқалса, қашықтық шамамен (5 × 343 м) болады. Осылайша, өте жақын қашықтықта байқалған найзағай соққысы кенеттен күркіреумен бірге, уақыттың сезілмейтін аралығында және мүмкін озонның (O3) иісімен сүйемелдеуі мүмкін. Көбінесе, жеткілікті қашықтықтағы найзағайды көруге болады, бірақ естілмейді; деректерге сәйкес, найзағайды аспаннан көруге болады, ал күн күркірі шамалы ғана естіледі. Көптеген жағдайларда адамдар: «Бұрқын тікелей басымда немесе айналамда болды, бірақ күркір естілмеді» дейді. Күн күркірі бұлттарының биіктігі 20 км-ге жете алады, сондықтан бұлттың жоғары бөлігінде пайда болған найзағай жақын жерде болғандай көрінуі мүмкін, бірақ шындығында естілетін күркір үшін тым алыс болады.
Радио
Найзағайдың разряды радиожиілікті импульстарды тудырады, оларды олардың бастапқы көзінен мыңдаған шақырым қашықтықта радио атмосфералық сигналдар және сыбызғылар түрінде қабылдауға болады.
Жоғары энергиялы сәулелену
Найзағайдың рентген сәулелерін шығаратыны 1925 жылы К.Т.Р.Уилсон болжаған, бірақ 2001-2002 жылдары Нью-Мексико тау-кен және технология институтының зерттеушілері дауыл бұлтына жіберілген зымыранның ізінен созылған жерге қосылған сым арқылы тудырылған найзағайдан рентген сәулелері шыққандығын анықтағанға дейін ешқандай дәлел табылған жоқ. Сол жылы Флорида университеті мен Флорида Технологиялық институтының зерттеушілері Солтүстік Флоридадағы найзағай зерттеу орталығында электр өрісі және рентген детекторларын пайдаланып, қадамдық көшбасшылардың таралуы кезінде табиғи найзағайдың көп мөлшерде рентген сәулелерін шығаратынын растады. Рентген сәулелерінің шығу себебі әлі зерттеу нысаны болып табылады, себебі найзағайдың температурасы байқалған рентген сәулелерін түсіндіруге жеткіліксіз. Ғарышқа орнатылған телескоптардың бақылаулары одан да жоғары энергиялы гамма сәулелерінің шығуына, яғни жерлік гамма сәулелерінің жарқырауына (TGF) куә болды. Бұл бақылаулар қазіргі найзағай теориясына, әсіресе найзағайда антиматерияның нақты белгілері жақында табылған кезде, үлкен қиындық туғызады. Жақындағы зерттеулер көрсеткендей, осы TGF-лердің нәтижесінде пайда болатын екіншілік бөлшектер, мысалы электрондар, позитрондар, нейтрондар немесе протондар, бірнеше ондаған MeV-ге дейін энергия жинақтауы мүмкін.
Озон және азот оксидтері
Найзағайдың тудыратын өте жоғары температуралар озон және азот оксидтерінің жергілікті деңгейін күрт арттырады. Орташа температуралы және субтропиктік аймақтардағы әрбір найзағай сәулесі шамамен 7 кг өнім береді. Тропосферада найзағайдың әсері 90%-ға, ал озон концентрациясы 30%-ға артуы мүмкін.
Жанартаулық
Жанартау белсенділігі түрлі жолдармен найзағайға қолайлы жағдай жасайды. Атмосфераға жарылыс арқылы шығарылған ұнтақталған материал мен газдардың көп мөлшері тығыз бөлшектер қапталын құрайды. Жанартау шұңқырының ішіндегі күлдің тығыздығы мен үнемі қозғалысы үйкеліс арқылы зарядты тудырады (трибоэлектрификация), нәтижесінде бұлт өзін бейтараптандыруға тырысқанда өте күшті және жиі жарқылдар пайда болады. Суға толы зарядты қалыптастыратын аймақтардан өзгеше, қатты материалдың (күлдің) көп болуына байланысты, мұндай құбылыс көбінесе «ластанған дауыл» деп аталады. Күшті және жиі жарқылдар б.з. 79 жылы Везувий тауының атқылауынан бері Плиний Кішінің өзі куә болған. Сонымен қатар, жанартаудың беткейіндегі жерлерден шыққан булар мен күл 2,9 км-ге дейін көтеріліп, жергілікті және кішкентай жарқылдарды тудыруы мүмкін. Жақында жаңадан шыққан магманың жанында тіркелген шағын, қысқа мерзімді ұшқындар, материал атмосфераға енбес бұрын жоғары зарядталғандығын көрсетеді. Егер жанартау күлінің қапталы мұздану температурасына жетсе, мұз бөлшектері пайда болып, күл бөлшектерімен соқтығысып, электрлендіруге себеп болады. Кез келген жарылыста найзағайды анықтауға болады, бірақ күлдегі мұз бөлшектерінен туындаған қосымша электрлендіру, электр өрісінің күшеюіне және анықталатын найзағайдың көбеюіне әкелуі мүмкін. Найзағай қауіпті атқылауларды анықтау үшін жанартауды бақылау құралы ретінде де қолданылады.
Өрт найзағайлары
Қарқынды орман өрттері, мысалы, 2019–20 жылдарғы Австралия орман өрттері маусымында болғандай, найзағайлар мен басқа да ауа райы құбылыстарын тудыратын өздерінің ауа райы жүйелерін қалыптастыра алады. Өрттен шыққан күшті жылу түтін қалыбын тез жоғары көтереді, нәтижесінде пирокумулонимбус бұлттары пайда болады. Бұл қозғалмалы, көтеріліп бара жатқан ауа салқын ауаны тартады, бұл түтін қалыбының салқындауына көмектеседі. Көтерілген түтін қалыбы биіктіктегі төмен атмосфералық қысымның әсерінен одан әрі салқындайды, бұл оның ылғалдылығын бұлтқа айналдыруға мүмкіндік береді. Пирокумулонимбус бұлттары тұрақсыз атмосферада қалыптасады. Бұл ауа райы жүйелері құрғақ найзағай, отты құйын, күшті жел және лас ақ жауын тудыруы мүмкін. Юпитердегі найзағайлар Жердегіден әлдеқайда қуатты, бірақ олар бірдей механизм арқылы пайда болады. Жақында Юпитерде аммиакты қоса алғандағы "мушболдардан" пайда болады деп саналатын жаңа түрдегі найзағайлар анықталды. Венерадағы найзағайлар ондаған жылдық зерттеулерге қарамастан, даулы мәселе болып қалуда. 1970 және 1980 жылдардағы советтік "Венера" және АҚШ-тың "Пионер" миссиялары кезінде атмосфераның жоғарғы қабаттарында найзағай болуы мүмкін екенін көрсететін сигналдар тіркелді. 1999 жылы Венераның жанынан өтіп кеткен "Кассини-Хьюигенс" миссиясы найзағайдың ешқандай белгісін анықтамады, бірақ "Венера Экспресс" ғарыш кемесі (2006 сәуір айында Венера орбитасын айнала бастады) жазған радио импульстер Венерадағы найзағайдан туындауы мүмкін.
Адамға байланысты құбылыстар
Ұшақтардың іздері найзағайға белгілі бір дәрежеде әсер ететіні байқалған. Ұшақтардың су буына қаныққан тығыз іздері атмосфера арқылы төменгі кедергі жолын жасауы мүмкін, бұл найзағайдың иондық жолмен өтуіне ықпал етеді. Ракетаның түтін издері, "Аполлон-12" ракетасына ұшырылғаннан кейін көп ұзамай шағылысқан кезде, найзағайға арналған жол қамтамасыз етті. Термоядролық жарылыстар электр тогын өткізуге қосымша материал және өте алағайлы жергілікті атмосфераны ұсыну арқылы саңырауқұлақ тәрізді бұлттың ішінде найзағайдың пайда болуына себеп болады. Бұған қоса, ірі ядролық жарылыстардан шығатын қарқынды гамма сәулелері Комптон шашырауы арқылы айналадағы ауада жоғары зарядталған аймақтарды құруы мүмкін. Бұл жоғары зарядталған кеңістік аймақтары құрылғы жарылғаннан кейін көп ұзамай бірнеше рет ауадағы жарқылдарға себеп болады.
Ғылыми зерттеу
Найзағай туралы ғылым фулминология деп аталады.
Қасиеттері
Найзағай күн күркіріне, ол разряд маңындағы газдардың температурасы күрт өскенде пайда болатын шок толқынынан туындайтын дыбыс. Күн күркірі көбінесе найзағайдан кейін бірнеше секундтан соң естіледі. Ұзын разрядтың әртүрлі бөліктерінен келетін дыбыс әртүрлі уақытта жеткендіктен, күн күркірі дөңгеленеді және бірте-бірте әлсірейді. Жергілікті электр өрісі ылғалды ауаның диэлектрлік түзілу шегінен (шамамен 3 МВ/м) асып кеткенде электрлік разряд оқиғасына, одан кейін сол бағыттан таралатын қосымша разрядтарға әкеледі. Найзағайдың пайда болуына себеп болатын механизмдер әлі де ғылыми зерттеу нысаны болып табылады. 2016 жылғы зерттеу диэлектрлік бұзылудың оқиғаға қатысты екенін растады. Найзағайға жылу және ылғалды ауаның электр өрістері арқылы айналымы себеп болуы мүмкін. Мұз немесе су тамшылары Ван-де-Графф генераторындағыдай заряд жинақтайды. Флорида университетінің зерттеушілері бақыланған 10 разрядтың соңғы бір өлшемді жылдамдықтары 1,0 және 1,4 м/с аралығында, ал орташа жылдамдық 4,4 м/с болғанын анықтады.
Анықтау және бақылау
Найзағайдың жақындап келе жатқанын ескерту үшін ең алғашқы құрылғы – найзағай қоңырауы болды. Бенджамин Франклин осындай құрылғыны өз үйіне орнатқан. Детектор 1742 жылы Эндрю Гордон ойлап тапқан «электрлік қоңыраулар» деп аталатын электростатикалық құрылғыға негізделген. Найзағайдың разряды радиожиіліктік импульстерді қоса алғанда, кең ауқымды электромагниттік сәулеленуді тудырады. Белгілі бір найзағайдың бірнеше қабылдағыштарға жеткен уақыты, найзағайдың көзін метрлік дәлдікте анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. АҚШ Федералды үкіметі мұндай найзағай детекторларының бүкіл ел бойынша желісін құрды, бұл континенттік АҚШ-тың барлық аймағында найзағайдың шығарылуын нақты уақытта бақылауға мүмкіндік береді. Бұдан басқа, Blitzortung (хоббишілер/еріктілерге тиесілі және басқарылатын 500-ден астам анықтау станциясынан тұратын жеке жаһандық анықтау жүйесі) https://en.blitzortung.org мекенжайында нақты уақытқа жақын найзағай карталарын ұсынады. Жердің ионосфералық толқын жетектері электромагниттік ӨЖТ және ТЖТ толқындарын ұстап тұрады. Найзағай соққан кезде таралатын электромагниттік импульстер осы толқын жетектерінде таралады. Толқын жетектері дисперсиялы, яғни олардың топтық жылдамдығы жиілікке байланысты. Жарық импульсінің топтық уақыт кешігуінің айырмашылығы, жақын жиіліктердегі таратушы мен қабылдаушы арасындағы қашықтыққа пропорционалды. Бұл әдіс, бағытты анықтау әдістерімен бірге, найзағайдың басталуынан 10 000 км-ге дейінгі қашықтықтағы орнын анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, Жердің ионосфералық толқын жетектерінің өзіндік жиіліктері, шамамен 7,5 Гц-тегі Шуман резонанстары, жаһандық найзағай белсенділігін анықтау үшін қолданылады. Жердегі найзағайды анықтаудан басқа, бірнеше құралдар спутниктерде найзағайдың таралуын бақылау үшін жасалды. Оларға 1995 жылдың 3 сәуірінде ұшырылған OrbView 1 спутнигіндегі Оптикалық Өткінші Детекторы (OTD) және 1997 жылдың 28 қарашасында ұшырылған TRMM-дегі Найзағайды Бейнелеу Сенсоры (LIS) жатады. 2016 жылдан бастап Ұлттық мұхит және атмосфера басқармасы (NOAA) Геостационарлық операциялық экологиялық спутниктерді (GOES R) Геостационарлық найзағай картасын (GLM) қамтитын ауа райы спутниктерін іске қосты, бұл құрал оптикалық сахнадағы уақытша өзгерістерді анықтайтын, найзағайдың бар екенін көрсететін инфрақызыл оптикалық өткінші детекторларға жақын. Найзағайды анықтау деректерін Батыс жарты шардағы найзағай белсенділігінің нақты уақыт картасына айналдыруға болады; бұл карталау әдісін АҚШ Ұлттық ауа райы қызметі енгізді. 2022 жылы EUMETSAT Meteosat үшінші буынындағы Lightning Imager (MTG I LI) спутнигін ұшыруды жоспарлап отыр. Бұл NOAA-ның GLM-ін толықтырады. MTG I LI Еуропа мен Африканы қамтиды және оқиғаларға, топтарға және жарқырауларға арналған өнімдерді қамтиды.
In addition, Blitzortung (a private global detection system that consists of over 500 detection stations owned and operated by hobbyists/volunteers) provides near real time lightning maps at https://en. blitzortung. org. The Earth ionosphere waveguide traps electromagnetic VLF and ELF waves. Electromagnetic pulses transmitted by lightning strikes propagate within that waveguide. The waveguide is dispersive, which means that their group velocity depends on frequency. The difference of the group time delay of a lightning pulse at adjacent frequencies is proportional to the distance between transmitter and receiver. Together with direction finding methods, this allows locating lightning strikes up to distances of 10,000 km from their origin. Moreover, the eigenfrequencies of the Earth ionospheric waveguide, the Schumann resonances
at about 7.5 Hz, are used to determine the global thunderstorm activity. In addition to ground based lightning detection, several instruments aboard satellites have been constructed to observe lightning distribution. These include the Optical Transient Detector (OTD), aboard the OrbView 1 satellite launched on April 3, 1995, and the subsequent Lightning Imaging Sensor (LIS) aboard TRMM launched on November 28, 1997. Starting in 2016, the National Oceanic and Atmospheric Administration launched Geostationary Operational Environmental Satellite–R Series (GOES R) weather satellites outfitted with Geostationary Lightning Mapper (GLM) instruments which are near infrared optical transient detectors that can detect the momentary changes in an optical scene, indicating the presence of lightning. The lightning detection data can be converted into a real time map of lightning activity across the Western Hemisphere; this mapping technique has been implemented by the United States National Weather Service. In 2022 EUMETSAT plan to launch the Lightning Imager (MTG I LI) on board Meteosat Third Generation. This will complement NOAA's GLM. MTG I LI will cover Europe and Africa and will include products on events, groups and flashes.
Магнетизм
Электр зарядтарының қозғалысы магнит өрісін тудырады (электромагнетизмді қараңыз). Көкденеңдің күшті токтері қысқа ғана уақытқа, бірақ өте күшті магнит өрісін жасайды. Көкденең тогы тас, топырақ немесе металл арқылы өткен жерде, бұл материалдар тұрақты түрде магниттеленуі мүмкін. Бұл құбылыс найзағайдың тудырған қалдық магниттелуі, немесе ҚТҚМ деп аталады. Бұл тоқтар ең аз кедергісі бар жолмен өтеді, көбінесе жер бетіне жақын көлденең бағытта, бірақ кейде тік бағытта, жарықтар, кен орындары немесе жер асты сулары аз кедергілі жол ұсынған жағдайда. Бір теория бойынша, ежелгі заманда кездесетін табиғи магниттер – магнитті тастар осылай пайда болған. Найзағайдың тудырған магниттік аномалияларын жерде картаға түсіруге болады, ал магниттелген материалдарды талдау найзағайдың магниттелудің себебі екенін растап, көкденеңнің ең жоғары тогын бағалауға мүмкіндік береді. Инсбрук университетінің зерттеулері плазмадан пайда болатын магниттік өрістердің қатты көкденең дауілінің ішінде орналасқан адамдарда галлюцинацияларды тудыруы мүмкін екенін көрсетті, бұл Транскраниалды магниттік стимуляция (TMS) кезінде байқалғанға ұқсас.
Күн желдері мен ғарыш сәулелері
Кейбір жоғары энергиялы ғарыш сәулелері, сондай-ақ суперновалардың және күн желiнен келген күн бөлшектерi атмосфераға енiп, ауаны электрлендіреді, бұл найзағайдың пайда болуына мүмкүндік береді.
Найзағай мен климаттың өзгеруі
Жаһандық климат модельдерінің төмен ажыратымдылығының салдарынан, осы климат модельдерінде шағыннайды дәл бейнелеу қиын, көбінесе шағыннайдың қалыптасуына негіз болатын конвекция мен бұлт мұзын модельдеу мүмкін болмауына байланысты. Африканың болашақ климаты бағдарламасының зерттеулері Африкада конвекцияға рұқсат беретін модельді қолдану конвекциялық дауылдар мен мұз бөлшектерінің таралуын дәлірек көрсетуге мүмкіндік беретінін дәлелдейді. Бұл зерттеулер климаттың өзгеруі шағыннайдың жалпы мөлшерін аздап арттыруы мүмкін екенін көрсетеді: жылдық шағыннай күндерінің саны азаяды, бірақ бұлт мұзының артуы және күшті конвекция шағыннай болатын күндері шағыннайдың көбірек соғуына себеп болады. Вашингтон университетінің зерттеуі 2010 жылдан 2020 жылға дейінгі Арктикадағы шағыннай белсенділігін қарастырды. Арктикалық жазғы соққылардың жалпы әлемдік соққыларға қатынасы уақыт өте келе артып келе жатқаны байқалды, бұл аймақтың шағыннайдың ықпалына көбірек ұшырап жатқанын көрсетеді. 65 градустан жоғары солтүстік ендіктегі соққылардың үлесі NOAA-ның жаһандық температура аномалиясымен бірге сызықтық түрде өсті және аномалия 0,65-тен 0,95 °C-қа дейін артқанда 3 есеге өсті.
Дін және мифология
Көптеген мәдениеттерде найзағай құдайдың белгісі, бір бөлігі немесе өздігінен құдай ретінде қарастырылған. Мұндай құдайлардың қатарында грек құдайы Зевс, ацтек құдайы Тлалок, майя құдайы К, славян мифологиясының Перун, балтық халықтарының Перкон/Перкунас, норвеж мифологиясындағы Тор, фин мифологиясындағы Укко, индуист құдайы Индра, йоруба құдайы Санго, инка мифологиясындағы Иллапа және синтоист құдайы Райджин бар. Ежелгі этрусктіктер жылдың нақты күндері немесе белгілі бір жерлерде пайда болатын күркіреу мен найзағайдың белгілеріне сүйене отырып, болашақты болжауға арналған бронтоскопиялық және фулгуральдық нұсқаулар жасаған. Күркіреу мен найзағайды болжау үшін қолдану аэромантияның бір түрі – керауноскопия деп те аталады. Африка банту тайпаларының дәстүрлі дінінде найзағай құдайлардың ашуын білдіреді. Яһудилік, ислам және христиан діндерінің кітаптарында да найзағайға құдайлық күштермен байланысты маңыз берілген. Христиан дінінде Исаның қайта оралуы найзағаймен салыстырылады.
Танымал мәдениетте
Кейде бейнелі мағынада қолданылса да, найзағай бір жерге екі рет соқпайды деген пікір – кең таралған миф. Шындығында, найзағай бір жерге бірнеше рет соғуы мүмкін, тіпті жиі соғады. Күн күркіреген кезде найзағай көбінесе көзге түсетін немесе жақсы өткізгіш заттар мен жерлерге түседі. Мысалы, Нью-Йорктегі Эмпайр Стейт Билдинг ғимаратына жылына орташа есеппен 23 рет найзағай соғады. Француз және итальян тілдерінде "бірінші көрісте махаббат" деген ұғымды білдіретін сөз тіркестері сәйкесінше coup de foudre және colpo di fulmine деп аталады, олардың сөзбе-сөз мағынасы – "найзағай соққысы". Кейбір еуропалық тілдерде жерге түсетін найзағайды (жалпы найзағайдан өзгеше) білдіретін жеке сөздер бар; көбінесе олар ағылшын тіліндегі "rays" сөзімен туыс. Австралияның ең танымал таза қанды жылқысы Фар Лэптің аты жуан және тай тілдеріндегі "найзағай" сөзінен алынған.
Саяси және әскери мәдениет
Геральдикадағы шаңқайдың нөсері – зигзаг түрінде бейнеленеді, ұштары өткір болмайды. Бұл символ көбінесе күш пен жылдамдықты көрсетеді. Кейбір саяси партиялар күштің символы ретінде шаңқайды пайдаланады, мысалы, Сингапурдегі Халық әрекет партиясы, 1930 жылдардағы Ұлыбританиялық фашистер одағы және 1950 жылдардағы АҚШ-тағы Ұлттық штаттар құқықтары партиясы. Нацистік партияның әскери бөлімі – «Шуцштаффель» өз логотипінде шаңқайды бейнелейтін «Сиг» рунасын қолданды. «Блицкриг» деген неміс сөзі «нақыл соғыс» дегенді білдіреді, бұл Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде неміс әскерінің маңызды шабуыл стратегиясы болды. Шаңқай бүкіл әлемдегі әскери байланыс бөлімшелерінің кең таралған белгісі болып табылады. Шаңқай сондай-ақ НАТО-ның сигналдық құралдарының символы болып табылады.
Жарақат алушылар мен өлім-жітім туралы мәліметтер
Ең көп адамның қаза болуына себеп болған тікелей найзағай соққысы 1975 жылы Родезияда болған, онда 21 адам қауіптің алдынан сақтану үшін бір шатырға жиналғанда қаза тапты. 2012 жылдан 2021 жылға дейін АҚШ-та әр жылы шамамен 23 адам найзағайдан көз жұмды.