Погодный феномен приводит к появлению гамма-лучей в атмосфере: о нем никто не знал

Электрическое влияние грозы не ограничивается только верхними слоями атмосферы. Вблизи поверхности Земли «гудят» интенсивные электрические поля, которые ускоряют частицы, выбрасывая электроны таким образом, что атомы начинают светиться гамма-лучами. Армянские ученые изучили этот процесс и пришли к выводу, что за ним стоит неизвестное метеорологическое явление, сообщает Science Alert.

В лаборатории космических лучей Национальной научной лаборатории имени Алиханяна на горе Арагац физик Ашот Чилингарян и его коллеги работали над изучением усиления наземных гроз, или TGE.

Чилингарян отметил, что это электромагнитное усиление было упущено из виду в исследованиях гроз. Но оно может быть важным для понимания физики Вселенной, от гроз на Земле до космических лучей, которые проходят огромные расстояния в космосе.

«Каждый день происходит 40 000 гроз. Многочисленные сети, обнаруживающие атмосферные разряды, и спутники с точными оптическими приборами отслеживают вспышки молний. Тем не менее, когда мы начали исследования TGE, никто не отслеживал огромный поток мегаэлектронвольтных (МэВ) электронов, бомбардирующих нашу планету и пространство над ней. Мы создали сеть детекторов частиц SEVAN десять лет назад 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 на поверхности Земли. Этот огромный поток сопровождает жизнь на Земле на протяжении миллиардов лет ее эволюции и, безусловно, влияет на все аспекты геопространства и биосферы», — заявил Чилингарян.

TGE состоят из электрических полей в атмосфере, создаваемых грозами. В этих электрических полях электроны разгоняются до скоростей, близких к скорости света. Они известны как релятивистские лавины убегающих электронов, которые движутся по электрическому полю как к земле, так и вверх в атмосферу. Именно эти электроны производят излучение.

Когда они внезапно замедляются, отклоняясь в результате столкновения с атомным ядром в атмосфере, потеря энергии проявляется в виде гамма-лучей.

Используя свою сеть детекторов, Чилингарян и его коллеги собрали данные о грозах по всей Европе в 2023 году. Они провели подробные измерения электронов и гамма-излучения, которые произошли во время 56 интенсивных TGE, которые они зарегистрировали.

Наиболее интенсивные TGE в основном происходили с мая по июль, а самый мощный был зафиксирован на горе Ломницкий штит в Словакии в мае. В этом событии поток частиц был в 100 раз выше обычного уровня при ясной погоде. Всего было семь событий, которые превысили поток ясной погоды более чем на 75%.

К удивлению для себя, ученые обнаружили, что электрическое поле находится гораздо ближе к земле, чем они ожидали. Они измерили сильную напряженность электрического поля на высоте до 50 метров над землей.

«Это открытие ошеломило метеорологов, которые не поверили в него, пока мы не представили исчерпывающие доказательства», — отметил Чилингарян.

По словам авторов исследования, постоянство ускорения, способное поддерживать поток частиц в течение нескольких минут, а также низкая высота электрического поля раскрывают новые подробности о структуре атмосферных электрических полей и гроз, о которых раньше не было известно.

Ранее ученые заявили о том, что пыль, которая перемещается из пустыни Сахара, обеспечивает жизнь на дне морской пищевой цепи критически важными питательными веществами.