Исследователи надеются пролить свет на излучение тёмной молнии

Учёным известно, что грозы, работая как мощные природные ускорители частиц, производят интенсивные вспышки ионизирующего излучения, называемые "тёмной молнией". Для углубления понимания этого феномена исследователи из Отдела космических наук (Space Science Division) Исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) проводят точные наблюдения за этими вспышками из космоса и выполняют детальное моделирование, чтобы понять природу тёмной молнии и оценить уровень радиационного облучения, которому она может подвергнуть экипаж и пассажиров самолётов.

Наземные гамма-вспышки (Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGFs) — это чрезвычайно интенсивные, длящиеся менее миллисекунды всплески гамма-лучей и пучков частиц материи и антиматерии. Они связаны с сильными грозами и молниями, хотя детали этой связи до конца не ясны. Согласно последним теоретическим моделям, ускоритель частиц, создающий гамма-лучи, находится глубоко в атмосфере, на высотах от 10 до 16 км внутри грозовых облаков, то есть в зоне полётов гражданской и военной авиации. Эти модели также предполагают, что пучки частиц достаточно интенсивны, чтобы искажать и разрушать электрическое поле внутри гроз, и, следовательно, могут играть важную роль в регулировании возникновения видимой молнии. В отличие от неё, TGF-пучки достаточно широки (возможно, около 800 метров в ширину в верхней части грозы), чтобы не создавать горячий плазменный канал и оптическую вспышку, отсюда и название — "тёмная молния".

Команда исследователей под руководством доктора Дж. Эрика Гроува из Отдела высокоэнергетической космической среды (HESE) изучает радиационную обстановку вблизи гроз и вспышек тёмной молнии. Используя калориметр, созданный NRL для космического телескопа NASA Fermi Gamma-ray, они измеряют энергетическое содержание тёмной молнии и впервые используют гамма-лучи для геолокации вспышек.

В качестве следующего шага доктор Чул Гвон использует программное обеспечение NRL для оптимизации радиационных детекторов (SWORD), чтобы создать первые в истории симуляции попадания вспышки тёмной молнии в самолёт Boeing 737. С помощью этих методов Монте-Карло он может рассчитать дозу радиации для пассажиров и экипажа. Предыдущие оценки показали, что она может быть эквивалентна сотням рентгеновских снимков грудной клетки в зависимости от интенсивности вспышки и расстояния до её источника. Моделирование SWORD позволяет детально изучить влияние вариаций интенсивности, спектра и геометрии вспышки. Команда доктора Гроува также готовит детекторы, которые будут запущены на воздушных шарах и специализированных самолётах внутрь гроз для измерения потока гамма-лучей in situ. Первые полёты на воздушных шарах запланированы на это лето.