Раскрыт механизм возникновения молний под действием "космических" электронов

МОСКВА, 28 июля. /ТАСС/. Физики из США раскрыли механизм, связывающий формирование разрядов молний, а также сопровождающих из вспышек рентгена, гамма-волн и радиоволн, с проникновением электронов высоких энергий из космоса в атмосферу Земли и с рождением своеобразных электронных лавин в окрестностях грозовых облаков. Об этом сообщила пресс-служба Университета штата Пенсильвания.

"Мы подготовили первое точное количественное описание того, как возникают разряды молний в природе. Нам удалось соединить в единое целое все разнородные сведения, накопленные при изучении вспышек рентгена, сопровождающих молнии, а также связанных с ними электрических полей и физики электронных лавин", - пояснил профессор Университета штата Пенсильвания (США) Виктор Пасько, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают исследователи, долгое время физики считали, что молнии представляют собой относительно простые электрические разряды, курсирующие между грозовыми облаками и поверхностью Земли. Недавно ученые обнаружили, что в рождении молний участвуют космические лучи, а первые спутниковые наблюдения за молниями показали, что их удары сопровождаются вспышками рентгена и гамма-излучения, хорошо заметными из космоса.

Обнаружение гамма-всплесков вызвало большое число дискуссий и обсуждений среди физиков теоретиков, связанных как с возможными механизмами формирования этих вспышек, так и с тем, связаны ли они на самом деле с разрядами молний. Эти сомнения исследователей связаны с тем, что для формирования столь мощных вспышек гамма-волн необходимо "разогнать" очень большое число электронов до околосветовых скоростей, что крайне сложно сделать в плотной земной атмосфере.

"Космический" механизм рождения молний

Исследователи обнаружили, что все эти процессы можно объяснить тем, что в окрестности грозовых облаков иногда проникают пучки электронов высоких энергий, попадающих в атмосферу Земли из космоса или иных источников. Эти частицы разгоняются в результате взаимодействий с мощным электрическим полем рядом с облаками и сталкиваются с ядрами атомов азота и кислорода, что порождает пучки частиц света высоких энергий.

Данные фотоны, в свою очередь, сталкиваются с молекулами воздуха и "выбивают" из них дополнительные электроны. Эти электроны также взаимодействуют с электрическим полем и ядрами атомов, что порождает новые частицы света и приводит к формированию своеобразной "лавины" из электронов. Этот процесс, так называемый фотоэлектрическй эффект, одновременно порождает мощную вспышку гамма-излучения и радиоволн, а также способствует формированию условий, необходимых для запуска разряда молнии.

Как отметил профессор Пасько, данная "цепная реакция" может возникать в очень компактных областях пространства, подобных тем, где физики ранее фиксировали гамма-вспышки, а также при этом она способна протекать с очень разной силой, что объясняет то, почему некоторые вспышки рентгена во время гроз не сопровождаются всплесками радиоволн или света. Подобный сценарий, по мнению физиков, объясняет все те необычные особенности процесса зарождения молний, которые были зафиксированы на Земле и в космосе в последние годы.