Загадочное явление производит гамма-лучи в атмосфере Земли: мы ничего не знали о нем
Исследователи утверждают, что ученые сотни лет упускали из виду загадочное метеорологическое явление, но теперь им удалось его понять.
Электрические эффекты грозы не ограничиваются только высокими слоями земной атмосферы. Вблизи земли атмосфера нашей планеты гудит интенсивными электрическими полями, ускоряющими частицы и выбрасывающими электроны таким образом, что атомы светятся гамма-лучами. Ранее ученые упускали из виду это загадочное метеорологическое явление, пишет Science Alert.
В новом исследовании команда ученых из Армении работала в лаборатории космических лучей Национальной научной лаборатории имени Алиханяна на горе Арагац. Исследование было проведено под руководством физика Ашота Чилингаряна и было сосредоточено на изучении усиления наземных гроз, или TGE.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
По словам автора исследования, это электромагнитное усиление ранее было упущено из виду в исследованиях гроз, однако Чилингарян считает, что в действительности оно может стать частью головоломки в понимании физической Вселенной: от гроз на Земле до космических людей, проходящих огромные расстояния в космосе.
Данные наблюдений показывают, что ежедневно на Земле происходит около 40 000 гроз. Ученые используют многочисленные сети, обнаруживающие атмосферные разряды, и спутники с точными оптическими приборами, чтобы отслеживать вспышки молний. И все же, они с коллегами обнаружили, что никто ранее не отслеживал поток мегаэлектронвольтных (МэВ) электронов, бомбардирующих нашу планету и пространство над ней.
По словам Чилингаряна, 10 лет назад они с командой создали сеть детекторов частиц SEVAN для мониторинга TGE в Восточной Европе, Германии и Армении. Ускорители электронов с энергией в десятки МэВ охватывают огромные объемы в атмосфере и многие квадратные километры поверхности планеты. Фактически, этот огромный поток сопровождает жизнь на Земле в течение миллиардов лет ее истории и влияет на все аспекты геопространства и биосферы.
Отметим, что TGE состоят из электрических полей в атмосфере, создаваемых грозами. В этих электрических полях электроны ускоряются до высоких скоростей, приближающихся к скорости света в вакууме, или релятивистских скоростей.
Чилингарян отмечает, что это явление известно, как релятивистские лавины убегающих электронов, движущихся электрическим полем не только к земле, но и вверх в атмосферу — именно они и производят излучение. Когда лавины электронов внезапно замедляются, отклоняясь при столкновении с атомным ядром в земной атмосфере, потеря энергии проявляется в виде гамма-лучей — формы излучения, также известной как тормозное излучение.
В новом исследовании команда использовала свою сеть детекторов, чтобы собрать данные о грозах по всей Европе за 2023 год. В общей сложности им удалось выполнить подробные измерения электронов и гамма-лучей, произошедшие во время 56 интенсивных TGE.
Результаты свидетельствуют о том, что наиболее интенсивные TGE происходили в период с мая по июль, а самый мощный был зарегистрирован на горе Ломницкий штит в Словакии в мае. Авторы исследования заметили, что для этого события поток частиц был в 100 раз больше обычного уровня ясной погоды. Кроме того, команда отмечает, что в общей сложности им удалось зафиксировать семь событий, которые превысили поток ясной погоды более чем на 75%.
Во время наблюдений ученые обнаружили нечто любопытное: электрическое поле находилось гораздо ближе к земле, чем они ожидали. Команда измерила сильную напряженность электрического поля на высоте до 50 метров над землей. По словам автора исследования, это открытие поразило метеорологов, сомневающихся в нем, пока команда не предоставила убедительные доказательства.
Авторы исследования утверждают, что постоянство ускорения, способное поддерживать поток частиц в течение нескольких минут, а также низкая высота электрического поля открывают новые подробности о структуре атмосферных электрических полей и гроз, о ранее не было известно науке.
Ранее Фокус писал о том, что гамма-всплески уничтожат всю жизнь на Земле и даже испарят планету: похожее происходило в космосе.