Ученые исследуют загадочное гамма-излучение во время грозы

Ученые обнаружили загадочное явление, которое проливает свет на понимание природы молнии и потенциально может раскрыть новый механизм, лежащий в основе этих электрических разрядов.

По общему мнению, вспышки молнии — это естественный электростатический разряд, во время которого две электрически заряженные области в атмосфере или земле временно уравновешиваются, вызывая мгновенное выделение целого миллиарда джоулей энергии.

Три основных вида молний различаются по месту их возникновения:

1. Внутри одного грозового облака.
2. Между двумя разными облаками.
3. Между облаком и землей.

Тем не менее некоторые аспекты процессов, происходящих в этих грозовых облаках во время грозы, не так хорошо поняты.

Около 30 лет назад исследователи начали обнаруживать гамма-лучи (форма электромагнитного излучения с самой высокой энергией) во время грозы. Эти гамма-лучи бывают двух видов: относительно слабые излучения продолжительностью около минуты, которые описываются как «свечение», и гораздо более интенсивные вспышки, длящиеся только доли секунды, называемые TGF (земные вспышки гамма-излучения).

Хотя ученые знают, что эти странные гамма-излучения связаны с молнией, существует значительный недостаток знаний о природе взаимосвязи между этими двумя явлениями.

Для исследования, опубликованного в журнале Communications Physics, Юки Вада из Токийского университета и его коллеги установили радиационные мониторы на зданиях в японском городе Канадзава и обнаружили ранее неизвестную связь между гамма-излучением и молнией.

Они выбрали этот регион, потому что он обладает уникальными метеорологическими условиями. Для ученых было важно, чтобы зимние грозовые тучи располагались очень близко к земле, так как это облегчает их наблюдение с помощью доступного оборудования для радиационного контроля.

Результаты их наблюдений показали, что свечение гамма-излучения происходит непосредственно перед разрядами молнии.

«Во время зимней грозы в Канадзаве наши наблюдатели обнаружили одновременный TGF и удар молнии», — сказал Вада. «Кроме того, свечение внезапно исчезло при ударе молнии. Мы можем убедительно сказать, что эти события тесно связаны, и это первое время, когда подобная связь наблюдается».

По словам исследователей, полученные данные позволяют предположить, что свечение может действительно играть свою роль в возникновении разрядов молнии, хотя они подчеркивают, что эту идею необходимо дополнительно изучить, прежде чем можно будет сделать какие-либо твердые выводы.

«Наше открытие знаменует собой важный этап в исследованиях молнии, и мы скоро удвоим число датчиков радиации с 23 до 40 или 50», — сказал Юки. «Имея больше датчиков, мы могли бы значительно улучшить прогнозные модели. Сложно сказать прямо сейчас, но при наличии достаточного количества данных с датчиков мы смогли бы предсказать удары молнии в течение примерно 10 минут до их возникновения и примерно в пределах 2 километров от места, где они произойдут. Я взволнован быть частью этого продолжающегося исследования».