Изображение гамма-свечения, наблюдаемое во время исследования, выполненное художником, гамма-лучи окрашены в фиолетовый цвет для акцента.
Спустя двести семьдесят два года после того июньского дня, когда Бенджамин Франклин запустил своего воздушного змея в грозу, ученые до сих пор не до конца уверены в том, как формируется молния.
«Я думаю, все предполагают, что мы обнаружили молнию очень давно», — говорит Джозеф Дуайер, физик из Университета Нью-Гэмпшира, Джеймсу Риордону из НАСА. «Но это область, которую упускают из виду… мы не понимаем, что происходит внутри этих облаков прямо над нашими головами».
Частично загадка связана с тем фактом, что электрические поля, наблюдаемые в грозовых облаках, намного меньше, чем то, что необходимо для возникновения искры. Newsweek‘s Том Ховарт. В прошлом году исследователи запустили модернизированную версию воздушного змея Франклина — модернизированного самолета-шпиона U-2 времен Холодной войны — в шторм в надежде наконец разгадать тайну молнии. В двух исследованиях, опубликованных на этой неделе в журнале ПриродаУченые описывают новые формы энергии, которые могут помочь найти ответ.
Чувствительные приборы на борту самолета зафиксировали сотни событий, вызывающих гамма-лучи во время штормов над Карибским морем и Центральной Америкой. Гамма-лучи — это тип излучения с более высокой энергией, чем рентгеновские лучи, и они образуются в экстремальных космических средах, например, вокруг черных дыр.
Ранее ученые обнаружили два типа гамма-излучения во время гроз. Один тип, называемый гамма-свечением, представляет собой тусклое, продолжительное явление, которое может продолжаться несколько секунд или даже минут. Кроме того, есть земные гамма-вспышки, или TGF, которые достаточно яркие, чтобы их можно было увидеть из космоса, и очень мимолетные, длящиеся менее миллисекунды.
Оба типа событий раньше наблюдались редко, как рассказывает Мартино Марисалди, соавтор новых исследований и физик высоких энергий в атмосфере из Бергенского университета в Норвегии. Новости природы‘ Элизабет Гибни. Но с их самолетом-шпионом и специализированными детекторами «мы увидели, что над этими тропическими штормами они действительно очень распространены», добавляет он.
Фактически, исследователи наблюдали гамма-свечение в девяти из десяти полетов самолета и сообщают, что эти явления длились гораздо дольше, чем ожидалось, — в течение нескольких часов — и охватывали тысячи квадратных километров. Сияния также становились ярче и тусклее, распространяясь по небу, создавая динамические проявления радиации.
«Надвигаются большие штормы. Это похоже на кипящий котел», — говорит Николай Остгаард, физик из Бергенского университета. Новости науки‘ Эмили Коновер.
Удары молний во время грозы недалеко от Притцербе, Германия.
Неожиданно команда также обнаружила невиданный ранее тип гамма-излучения, который они назвали мерцающими гамма-вспышками. Эти новые события исходили из свечений и длились до 250 миллисекунд. Мерцающие вспышки могут быть недостающим звеном между свечением и TGF, и они могут оказаться важными для формирования ударов молний.
Ученые полагают, что гамма-лучи возникают во время грозы, когда электроны ускоряются под действием сильных электрических полей в облаках. Электроны сталкиваются с другими частицами и создают больше электронов в каскадном процессе. Если электроны этого каскада врезаются в молекулу воздуха, возникает гамма-луч. Но исследователи все еще выясняют, почему образуются разные типы гамма-излучения и как они связаны друг с другом, а также как они связаны с молнией.
Недавно обнаруженные мерцающие вспышки гамма-излучения дают ключ к разгадке. Помимо сокращения разрыва между короткими TGF и длинными свечениями, мерцающие вспышки, как правило, сопровождались молниями.
Результаты этих новых исследований побудят других ученых продолжать поиск ответов внутри больших грозовых облаков, говорит Теруаки Эното, астрофизик из лаборатории RIKEN Hakubi в Японии, который не принимал участия в работе. Новости природы. «Слава команде», — добавляет он.
Благодаря дальнейшим наблюдениям за этими загадочными электрическими и гамма-излучениями ученые надеются приблизиться к пониманию того, почему образуются молнии.
«Каждую секунду на Земле происходит 45 ударов молний, и в любой момент времени происходит более 2000 гроз», — рассказывает Марисалди. Newsweek. «Я думаю, важно понимать, что там происходит, а не просто быть пассивным слушателем этого».
