Вчені-фізики виявили нову форму γ-випромінювання, яке виникає внаслідок тропічних гроз, і показали, що такі невидимі спалахи енергії на Землі більш поширені, ніж вважалося раніше.
Нові дослідження вчених опубліковано в Nature Geoscience.
Група вчених з Університету Бергена в Норвегії зробила відкриття за допомогою інструментів на висотному літаку-розвіднику, який був переобладнаним NASA. Однопілотний літак здійснив десять польотів у 2023 році і пролетів на відстані 1,5 кілометра над штормами в Карибському басейні та Центральній Америці.
Раніше вчені задокументували два типи феномену γ-променів у штормах — секундні світіння та спалахи більшої інтенсивності, відомі як земні спалахи γ-променів (TGF), які тривають лише мільйонні частки секунди. Механізми, що стоять за обома, недостатньо зрозумілі, як і їхній зв’язок.
Детектори на борту літака помітили обидва типи випромінювання, що з’являються під час одного шторму. Вони побачили близько 500 світінь і 130 TGF — набагато більше, ніж вони очікували. І світіння було не таким, як очікувалося. Замість рівномірного дзижчання, випромінювання різко зростало і зменшувалося, розливаючись по області шириною близько 100 кілометрів, як кипляча вода.
Обидва види випромінювання раніше рідко спостерігалися.
"Ми побачили, що над цими тропічними штормами вони справді дуже поширені", — каже Мартіно Марісалді, співавтор і фізик атмосфери високих енергій з Бергенського університету.
Але команда також побачила 24 випадки нового виду γ-випромінювання - мерехтливий спалах. Ці імпульси виникали внаслідок світіння й тривали 250 мілісекунд, маючи риси між двома іншими типами випромінювання. Під час кожного спалаху випромінювання зростало приблизно в десяток разів протягом приблизно однієї десятої секунди.
Таємничі гамма-промені можуть допомогти вирішити давню загадку блискавки
Це нещодавно спостережене випромінювання може стати ключовим для розуміння того, як γ-промені виникають на Землі. З 1980-х років вчені знають, що шторми можуть випромінювати γ-промені. Це відбувається, коли електричні поля напругою близько 100 мільйонів вольт розвиваються всередині бурхливих хмар, створюючи природний прискорювач частинок. Коли каскади електронів, що рухаються зі швидкістю, близькою до світлової, стикаються з молекулами повітря, вони випускають γ-випромінювання. Але звідки береться стільки цих електронів, залишається незрозумілим.
Як стверджує Джозеф Дваєр, фізик з Університету Нью-Гемпшира в Даремі, останні дані збігаються з моделлю, яку він представив у 2003 році, згідно з якою високоенергетичне випромінювання іноді створює позитрони, антиматерію, аналоги електронів. Вони будуть рухатися в протилежному напрямку до електронів, у циклі, який створює нові лавини частинок, що може пояснити кількість γ-променів і мерехтіння.
Удари блискавки відбувалися після більшості світінь і мерехтливих спалахів і одночасно з TGF. Моделі припускають, що електронна лавина може частково розрядити хмару, спричинивши зростання поля в іншому місці та ініціювання блискавки.
Нагадаємо, раніше вчені пояснили 9-денний дзвін в Гренландії - досі його вважали НЛО.
