Грозы порождают вспышки гамма-излучения разной силы. Развитие механизмов и связь с молниями до конца не ясны. Учёные в новой работе доказали, что грозовые гамма-вспышки значительно чаще встречаются и разнообразнее, чем полагалось раньше.
Гром и молнии — это лишь видимая часть явлений высочайшей энергии, происходящих в атмосфере во время грозы. В 1994 году спутник NASA «Обсерватория Комптон», занимавшийся наблюдением гамма-всплесков в космосе, зарегистрировал вспышку гамма-излучения с Земли.
В дальнейших исследованиях зафиксировали наличие земных гамма-вспышек с большой мощностью. terrestrial gamma-ray flashesКроме того, имеется информация об ещё более слабых и протяжённых вспышках гамма-излучения. gamma-ray glowsПроисхождение и особенности этих явлений пока остаются непонятными.
В 2023 году летающая авиалаборатория фиксировала гамма-излучение при океанических и сухопутных грозах в Карибском бассейне и Центральной Америке. Данные ученых из ЕС и США были опубликованы в виде двух статей в журнале. Nature.
Во время грозы происходит больше, чем можно себе представить. Все значительные события, по выяснившимся данным, генерируют гамма-лучи весь день во множестве различных форм.
Механизм образования гамма-излучения во время грозы общий. В облаке из воды, града и льда образуется электростатический заряд: положительно заряженные частицы поднимаются вверх, отрицательно заряженные опускаются вниз. Электрическое поле ускоряет находящиеся там электроны. В процессе столкновений с молекулами воздуха электроны выбивают высокоэнергетические электроны из них. Этот процесс лавинообразный, порождая массу вторичных частиц, в том числе гамма-кванты.
В ходе исследования использовали лабораторию NASA ER-2, модифицированную из самолета-шпиона времен холодной войны U2. Машина летает на высоте вдвое большей, чем гражданские суда, поднимаясь над грозовыми тучами. Её высокая скорость позволяет быстро перемещаться, выискивая наиболее перспективные грозовые облака. Исследователи выполнили на ней 10 полетов в течение месяца над тропическими районами Флориды.
В первой статье автор, Николай Остгаард из Бергенского университета (Норвегия), совместно с коллегами описалНовый тип вспышек гамма-излучения — мерцающий. Состоят они из импульсов продолжительностью около 250 миллисекунд, в то время как земные гамма-вспышки длятся дважды короче. В ходе пяти полетов выше грозы исследователи зарегистрировали 24 мерцающих события, 17 из которых сопровождались молниями.
Исследователи считают, что мерцающая гамма-вспышка начинается как слабое свечение, которое затем быстро усиливается и переходит в серию импульсов. Возможно, мерцающие гамма-вспышки запускают некоторые молниевые разряды. Ученые полагают, что мерцание — это переходный этап между гамма-свечением и земной гамма-вспышкой.
В своей второй работе учёные под руководством Мартино Марисалди, также из Бергенского университета, … исследовалиСвойства гамма-свечения, отличающиеся меньшей интенсивностью, были зафиксированы во время шторма, охватший площадь в 9000 квадратных километров и продолжавшийся три часа.
Оказалось, что гамма-излучение этого типа нередко и проявляется в различных формах. За девять из десяти полетов было зарегистрировано более пятисот гамма-вспышек продолжительностью от одной до десяти секунд. Данные противоречат предыдущим исследованиям, фиксировавшим равномерно распределяющиеся вспышки большей длительности — на десятки или сотни секунд.