В 1990-х спутники NASA, первоначально созданные для обнаружения частиц высокой энергии, обнаружили неожиданные вспышки гамма-излучения, возникающие во время гроз на Земле. Хотя ученые быстро установили связь между этими вспышками и грозами, вопрос об их распространенности оставался открытым.
Поскольку спутники не были специально настроены для мониторинга гамма-излучения на Земле, для их обнаружения требовалось, чтобы они оказались в нужном месте в нужное время. Однако новые исследования, проведенные с переоснащенного самолета-разведчика NASA U2, позволили получить более подробную информацию об этом явлении.
В двух статьях, опубликованных в научном журнале, исследователи выяснили, что грозы генерируют гамма-излучение гораздо чаще, чем считалось ранее. Они также нашли сложные механизмы, лежащие в базе этого процесса.
«Грозы действительно гораздо более активны, чем мы думали», — отметил соавтор исследования Стив Каммер, профессор инженерии в Университете Дьюка. «Оказалось, что почти все мощные грозы постоянно производят гамма-лучи в разных формах».
Основы физики, объясняющие, как грозы создают гамма-излучение, известны давно. Во время грозы подъемные воздушные потоки и частицы, такие как капли воды, град и лед, формируют электрические заряды. Эти заряды распределяются: положительные поднимаются к верхушке штормы, а отрицательные опускаются, образуя электрическое поле, эквивалентное мощности 100 миллионов батареек АА, собранных вместе.
Когда заряженные частицы, включая электроны, попадают в это поле, они ускоряются. При соприкосновении с молекулами воздуха на высокой скорости они вызывают высвобождение дополнительных электронов, что запускает цепную реакцию, которая может привести к ядерным реакциям. Это, в свою очередь, генерирует гамма-лучи, антиматерию и другие виды излучения.
