Forskare från Los Alamos National Laboratory har upptäckt att kosmiska strålskurar verkar spela en avgörande roll för att utlösa blixtar. Denna forskning, publicerad i tidskriften JGR Atmospheres, ger nya insikter i den länge gåtfulla processen kring hur blixtar startar3.
Hur kosmiska strålar påverkar blixtbildning
Kosmiska strålar är högenergipartiklar från yttre rymden som skapas av kraftfulla händelser som stjärnkollisioner, gammablixtar och supernovor. När dessa strålar träffar jordens övre atmosfär genererar de osynliga men mycket energirika luftskurar av joniserade partiklar och elektromagnetisk strålning2.
Forskare har observerat att:
- Åskmoln avger hundratals eller tusentals korta, starka radiopulser precis innan blixtar slår ned2
- Polariseringsmönstret hos urladdningar i moln har en lutande form som avviker från blixtens utbredningsriktning, vilket tyder på att något annat än det elektriska fältet spelar roll vid blixtinitiering3
- Riktningen på polariseringen förändras mellan positiva och negativa urladdningar3
Detta beteende tillskrivs kosmiska strålskurar som producerar sekundära högenergetiska elektroner och positroner i atmosfären. Dessa partiklar joniserar luften ytterligare och skapar vägar i åskmoln som möjliggör för blixtar att följa och färdas snabbare3.
Elektronlavinmekanismen
Alexander Gurevich från Lebedev Physical Institute i Moskva föreslog 1992 att högenergipartiklar från kosmiska strålar joniserar luften i åskmoln och skapar en region med många fria elektroner. Åskmolnets elektriska fält accelererar dessa elektroner nästan till ljusets hastighet, vilket ökar deras energi. När elektronerna kolliderar med atomer i luften genereras ännu fler elektroner samt röntgen- och gammastrålning2.
Denna lavin av högenergipartiklar i molnet – som Gurevich kallar ”runaway breakdown” – skapar ideala ledningsförhållanden för blixtar2. Modeller tyder på att elektronlavinen delvis kan urladda molnet, vilket får fältet att växa på andra ställen och initiera blixtar4.
Radioaktiv strålning från åskväder
Fysiken bakom hur åskväder skapar högenergetiska gammastrålningsblixtar är inte helt okänd. När åskväder utvecklas driver virvlande luftströmmar vattendroppar, hagel och is till en blandning som skapar en elektrisk laddning. Positivt laddade partiklar hamnar högst upp i stormen medan negativt laddade partiklar sjunker till botten, vilket skapar ett enormt elektriskt fält6.
När andra laddade partiklar – som elektroner – befinner sig i ett så starkt fält accelererar de. Om de når tillräckligt höga hastigheter och råkar träffa en luftmolekyl, slår de loss fler högenergetiska elektroner. Processen kaskaderar tills kollisionerna har tillräcklig energi för att skapa kärnreaktioner, vilket producerar extremt starka och snabba blixtar av gammastrålning, antimateria och andra former av strålning6.
Trots dessa framsteg är det viktigt att notera att enligt vissa studier är kosmiska strålar okorrelerade med blixtaktivitet över större delen av jordklotet, vilket tyder på att andra faktorer kan vara viktigare för blixtinitiering7.
Citations:
- https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=90893
- https://www.science.org/content/article/do-cosmic-rays-grease-lightning
- https://phys.org/news/2025-03-high-energy-space-particles-play.html
- https://www.nature.com/articles/d41586-024-03206-7
- https://fse.studenttheses.ub.rug.nl/23359/1/bAST_2020_AbdicheF.pdf
- https://pratt.duke.edu/news/radioactive-lightning/
- https://acp.copernicus.org/articles/24/9119/2024/
- https://www.lanl.gov/media/news/0306-lightning-origins
- https://www.linkedin.com/posts/phys-org_high-energy-space-particles-may-play-a-role-activity-7303728041183117313-W6ps
- https://www.sciencenews.org/article/cosmic-rays-illuminate-lightning
- https://thedebrief.org/lightning-strikes-may-release-deadly-high-energy-killer-electrons-that-can-fry-electronics-and-humans/
- https://www.linkedin.com/posts/dr-bhavin-parekh-358a2b248_high-energy-space-particles-may-play-a-role-activity-7304500783859834880-e5AD
- https://www.scientificamerican.com/article/experts-do-cosmic-rays-cause-lightning/
- https://physicsworld.com/a/lightning-sets-off-bursts-of-high-energy-electrons-in-earths-inner-radiation-belt/
- https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JD042193?af=R
- https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_ray
- https://theconversation.com/lightning-strikes-link-weather-on-earth-and-weather-in-space-243772
- https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2025/new-research-unravels.jpg?sa=X&ved=2ahUKEwj8sKfFw_-LAxWwSUEAHe0RIOIQ_B16BAgMEAI
- https://www.science.org/content/article/cosmic-rays-could-reveal-secrets-lightning-earth
- https://ww2.aip.org/scilights/explaining-high-frequency-radio-waves-generated-during-lightning-strikes
