Forskare vid Brasiliens nationella rymdforskningsinstitut (INPE), i samarbete med kollegor i USA, Storbritannien och Sydafrika, har för första gången registrerat bildandet och förgrening av lysande strukturer genom blixtnedslag.

Analyserar bilder som tagits med en superslow motion-kamera, de upptäckte varför blixtnedslag delar sig och ibland sedan bildar lysande strukturer som tolkas av det mänskliga ögat som flimmer.

Studien stöddes av São Paulo Research Foundation—FAPESP. En artikel som beskriver dess resultat publiceras i Vetenskapliga rapporter .

"Vi lyckades få den första optiska observationen av dessa fenomen och hitta en möjlig förklaring till förgrening och flimmer, " Marcelo Magalhães Fares Saba, huvudutredare för projektet, berättade. Saba är forskare i INPEs Atmospheric Electricity Group (ELAT).

Forskarna använde ultrahöghastighets digitala videokameror för att spela in mer än 200 uppåtgående blixtar under sommarens åskväder i São Paulo City (Brasilien) och Rapid City, South Dakota (USA) mellan 2008 och 2019. Blixtnedslag uppåt börjar från toppen av en hög byggnad eller annan markbaserad struktur och fortplantar sig uppåt till det överliggande molnet.

De uppåtriktade blixtarna de registrerade utlöstes av positivt laddade blixtarladdningar från moln till mark, som är mycket vanligare, som beskrivs av samma INPE-forskargrupp i en tidigare studie.

"Blixt uppåt kommer från toppen av ett torn eller åskledaren på en skyskrapa, till exempel, när stormens elektriska fält störs av en moln-till-jord-urladdning så långt bort som 60 kilometer, sa Saba.

Även om studieförhållandena var mycket lika i Brasilien och USA, lysande strukturer observerades i endast tre uppåtgående blixtar, inspelad i USA. Dessa bildades av en positiv ledarurladdning som fortplantade sig mot molnbasen.

"Fördelen med att spela in bilder av uppåtgående blixtar är att de låter oss se hela banan för dessa positiva ledare från mark till molnbas. Väl inne i molnet, de kan inte längre ses, sa Saba.

Forskarna fann att en urladdning med låg ljusstyrka med en struktur som liknar en pensel ibland bildas i spetsen av den positiva ledaren. "Vi observerade att denna utskrivning, kallas ofta för en coronaborste, kan ändra riktning, delas i två, och definiera blixtens väg och hur den förgrenar sig, sa Saba.

När en uppåtgående blixt förgrenar sig framgångsrikt, den kan fortsätta till vänster eller höger. När förgrening misslyckas, coronaborsten kan ge upphov till mycket korta segment lika ljusa som själva ledaren. Dessa segment visas först millisekunder efter att coronaborsten delas, och pulserar när ledaren fortplantar sig uppåt mot molnbasen, videorna visar.

"Flimrarna är återkommande misslyckade försök att starta en gren, Saba sa, tillägger att flimmerna kan förklara varför flera blixtarladdningar är frekventa, men fler studier behövs för att verifiera denna teori.