Miért cikáznak a villámok?

A légköri elektromos kisülések lenyűgöző színjátékot kínálnak: a villámok általában nem egyenes vonal mentén haladnak a levegőben, hanem szerteágazó képződményekké hasadnak. Néha szabad szemmel is követhető, miképp „utazik” az akár 80 km magasan levő zivatarfelhőtől a földig a fényjelenség. A Physical Reviewban Manuel Arrayás és munkatársai folyadékok keveredéséhez hasonlították a jelenséget: különböző viszkozitású folyadékok keveredésekor – bizonyos körülmények között – ugyanolyan elágazó „ujjak” keletkeznek, mint a villámok vagy más gázkisülések. A villámok esetében is két különböző közegről van szó: a semleges gázról és az ionizált gázból való alagútról. Az amszterdami CWI kutatóintézet munkatársai szerint az alagút egy meghatározott időpillanatban ideális vezető. Ez azt jelenti: ott az áram csaknem ellenállás nélkül folyik. Ugyanebben a pillanatban az ionizált és a semleges gáz határfelülete instabil, és a villám több ágra szakad. Ez a probléma merül fel az eltérő viszkozitású folyadékok keveredésekor is. Ott is ilyen ujjszerű elágazódások figyelhetők meg, a kis belső súrlódás „csatornáiban”. (Ez utóbbi némi kézügyességgel ellenőrizhető: egyenes henger alakú színtelen pohárba öntsünk vizet, ha víz már teljesen nyugalomban van, finoman juttassunk bele kb. teáskanálnyi színes alkoholt vagy tintát. Ha elég ügyesek voltunk, oldalról megfigyelhetők a két folyadék spontán keveredésekor létrejövő „ujjak”.) A felhasadás létrejötte nem a jelenség méretétől függ, hanem az elektromos mező térerősségétől. A szikra akkor is elágazhat, ha a katód és az anód mindössze 1 milliméterre van egymástól. A villámok egyes ágai egymástól több kilométerre csaphatnak be.