Исследователи связали молнии с гамма-излучением в облаках

Аспирант Токийского университета Юки Вада с коллегами из Японии обнаружили связь между ударами молний и двумя видами гамма-излучения в грозовых облаках. Исследование предполагает, что при определённых условиях слабое гамма-свечение из облаков может предшествовать молнии и сопутствующим ей вспышкам гамма-излучения.

В городе Канадзава исследователи совместно с местными школами и предприятиями установили на зданиях сеть детекторов радиации, регистрирующих излучение с неба. Удивительно, но о наличии гамма-активности во время гроз известно уже около 30 лет. Существует два известных типа явлений: слабое гамма-свечение, длящееся около минуты, и короткие наземные вспышки гамма-излучения (TGF), возникающие при ударе молнии и значительно более интенсивные. Оба возникают в слоях облака с разным зарядом, где электроны ускоряются почти до скорости света и, тормозясь вблизи ядер азота, испускают гамма-кванты (тормозное излучение).

Во время зимней грозы в Канадзаве детекторы зафиксировали одновременные TGF и удар молнии, а также гамма-свечение в той же области. При этом свечение резко прекратилось в момент разряда молнии. Это первое наблюдение прямой связи между этими событиями. Механизм разряда молнии до конца не изучен, и данная работа может предложить новые ключи. Уровни радиации от вспышек низки — примерно в десять раз меньше, чем при типичном медицинском рентгене.

Это открытие — важная веха. Увеличение числа датчиков с 23 до 40-50 может значительно улучшить модели прогнозирования, потенциально позволяя предсказывать удары молнии за 10 минут и в радиусе 2 км. Исследования в Канадзаве уникальны: зимние грозы здесь опускают облака необычно низко, что идеально для портативных мониторов, созданных на базе технологий спутниковой астрофизики.

Полученные данные также полезны для астрофизики и солнечной физики. Более того, они могут повлиять на точность радиоуглеродного датирования, так как есть предположение, что грозы способны изменять соотношение изотопов углерода-12 и углерода-14 в атмосфере. Исследования продолжатся, в том числе в рамках предстоящего международного проекта по запуску специализированного спутника для наблюдений за молниями из космоса.

Исследование опубликовано в журнале Communications Physics.