Опасная гроза. Молнии вырабатывают гамма-лучи и антиматерию

Гамма-излучение – это одна из самых высокоэнергетических форм света во Вселенной. Обычно его находят в космосе, излучение исходит от нейтронных звезд и черных дыр. Но телескоп «Ферми», выведенный на орбиту Земли в 2008 году специально ради наблюдения за гамма-излучением, зафиксировал тысячи вспышек там, где не ожидалось: над поверхностью нашей планеты. NASA опубликовало на своем сайте данные, которые объясняют, как и почему излучение появляется. Об этом рассказывает канал «Наука».

«Примерно тысячу раз в день грозы испускают мимолетные вспышки света самой высокой энергии, встречающегося в природе на Земле. Эти события, называемые земными гамма-вспышками, длятся менее миллисекунды и производят гамма-лучи, энергия которых в десятки миллионов раз превышает энергию видимого света», – поясняют в космическом агентстве.

Грозы образуются, когда теплый влажный воздух от земли начинает подниматься и встречается с более холодным воздухом. Сначала в результате этого влага из восходящих воздушных масс конденсируется в капли воды. Затем капли продолжают подниматься, но на определенной высоте сталкиваются с движущимися вниз кристаллами льда – и тогда в облаке возникает заряд статического электричества.

Постепенно верхняя часть шторма становится все более положительно заряженной, а нижняя – все более отрицательно, как два конца батарейки. В конце концов противоположные заряды накапливаются настолько, что преодолевают изолирующие свойства окружающего воздуха. И в этот момент возникает молния.

Исследуя природу земных вспышек гамма-излучения, ученые пришли к выводу, что они появляются вместе с молнией: возможно, она меняет электрическое поле облака, а это в некоторых случаях позволяет электронам устремляться к верхней части бури почти со скоростью света.

«Это делает грозы самыми мощными природными ускорителями частиц на Земле! Но это еще не все: грозы также могут производить антиматерию. Да, вы правильно прочитали! Иногда гамма-луч сталкивается с атомом и производит электрон и позитрон, который является противоположностью электрона в антивеществе», – разъясняют в NASA.

Что вызывает самые сильные молнии

Экстремальные молнии в 1000 раз сильнее обычных называют «суперболтами» (от англ. super lightning bolt). Новое исследование раскрывает тайну их происхождения. Ученые из Американского географического союза выяснили, что суперболт образуется с тем большей вероятностью, чем ближе зона электрического заряда грозового облака находится к поверхности суши или океана.

Суперболты составляют менее 1% от общего количества молний. Средняя мощность удара молнии составляет около 300 миллионов вольт, но суперболты в 1000 раз сильнее и могут нанести серьезный ущерб. Было обнаружено, что суперболты имеют тенденцию концентрироваться над северо-восточной частью Атлантического океана, Средиземным морем, в Перу и Боливии.

Грозовые облака часто достигают высоты от 12 до 18 километров и охватывают широкий диапазон температур. Но чтобы образовалась молния, облако должно пересечь линию, где температура воздуха достигает 0 градусов по Цельсию. Выше линии замерзания, в верхних частях облака, происходит электрификация и образуется «зона зарядки» молнии.

Время, место и энергию ударов молний выяснили с помощью набора данных детекторов радиоволн. Они использовали эти данные о молниях для извлечения ключевых свойств ураганов: высоту поверхности, высоту заряда, температуру верхней и нижней границы облаков, а также концентрации аэрозолей.

Обнаружилось, что штормы вблизи поверхности позволяют формироваться более энергетичным разрядам, потому что более короткое расстояние означает меньшее электрическое сопротивление.

Открытие поможет определить, как изменения климата могут повлиять на появление супермолний в будущем. Окончательного ответа пока нет.

naukatv.ru

Постоянный адрес статьи на сайте «Друг для друга» ~ https://dddkursk.ru/number/1534/planet/004014/.

Архив статей газеты ~ № 11 (1534) 12 марта ~ 2024 год.