Погодний феномен призводить до появи гамма-променів в атмосфері: про нього ніхто не знав

Електричний вплив грози не обмежується лише верхніми шарами атмосфери. Поблизу поверхні Землі «гудуть» інтенсивні електричні поля, які прискорюють частинки, викидаючи електрони таким чином, що атоми починають світитись гамма-променями. Вірменські вчені вивчили цей процес і дійшли висновку, що за ним стоїть невідоме метеорологічне явище, повідомляє Science Alert.

У лабораторії космічних променів Національної наукової лабораторії імені Аліханяна на горі Арагац фізик Ашот Чилінгарян та його колеги працювали над вивченням посилення наземних гроз, або TGE.

Чилінгарян зазначив, що це електромагнітне посилення не враховувалося у дослідженнях гроз. Але воно може бути важливим для розуміння фізики Всесвіту, від гроз Землі до космічних променів, які проходять величезні відстані у космосі.

«Щодня відбувається 40 000 гроз. Численні мережі, що виявляють атмосферні розряди, та супутники з точними оптичними приладами відстежують спалахи блискавок. Проте, коли ми почали дослідження TGE, ніхто не відстежував величезний потік мегаелектронвольтних (МеВ) електронів, що бомбардують нашу планету та простір над нею. Ми створили мережу детекторів частинок SEVAN десять років тому для моніторингу TGE у Східній Європі, Німеччині та Вірменії. Прискорювачі електронів з енергією в десятки МеВ охоплюють величезні обсяги в атмосфері та багато квадратних кілометрів на Землі. Цей величезний потік супроводжує життя на Землі протягом мільярдів років її еволюції і, безумовно, впливає на всі аспекти геопростору та біосфери», - заявив Чилінгарян.

TGE складаються з електричних полів в атмосфері, що створюються грозами. У цих полях електрони розганяються до швидкостей, близьких до швидкості світла. Вони відомі як релятивістські лавини електронів, що тікають, які рухаються електричним полем як до землі, так і вгору, в атмосферу. Саме ці електрони виробляють випромінювання.

Коли вони раптово уповільнюються, відхиляючись внаслідок зіткнення з атомним ядром в атмосфері, втрата енергії проявляється у вигляді гамма-променів.

Використовуючи свою мережу детекторів, Чилінгарян та його колеги зібрали дані про грози по всій Європі у 2023 році. Вони провели докладні вимірювання електронів та гамма-випромінювання, що відбулися під час 56 інтенсивних TGE, які вони зареєстрували.

Найбільш інтенсивні TGE переважно відбувалися з травня по липень, а найпотужніший був зафіксований на горі Ломницький штит у Словаччині у травні. У цій події потік частинок був у 100 разів вищим від звичайного рівня за ясної погоди. Усього було сім подій, які перевищили потік ясної погоди на понад 75%.

На подив для себе, вчені виявили, що електричне поле знаходиться набагато ближче до землі, ніж вони очікували. Вони виміряли сильну напруженість електричного поля на висоті до 50 метрів над землею.

"Це відкриття приголомшило метеорологів, які не повірили в нього, поки ми не надали вичерпних доказів", - зазначив Чилінгарян.

За словами авторів дослідження, сталість прискорення, здатна підтримувати потік частинок протягом кількох хвилин, а також низька висота електричного поля розкривають нові подробиці структури атмосферних електричних полів і гроз, про які раніше не було відомо.

Раніше вчені заявили про те, що пил, що переміщається з пустелі Сахара, забезпечує життя на дні морського харчового ланцюга критично важливими поживними речовинами.