Темные пушистые грозовые тучи не только разжигают драматические штормы, они также производят некоторые из самых энергичных вспышек света на планете - и блестящие небесные дисплеи, известные как ультразвуковые "эльфы". Теперь, новые открытия нарисовали более ясную картину того, что происходит в безмолвных перерывах грозового неба.
Долгое время ученые искали гамма-вспышки в глубоких складках вселенной. В 1994 году, вглядываясь в космос в поисках этих сигналов, инструмент НАСА обнаружил вспышки гамма-излучения, которые излучались откуда-то ближе к дому - земные грозовые тучи.
Эти вспышки, самые энергичные природные явления на нашей планете, стали называться земными вспышками гамма-излучения (TGF). Они создаются, когда сильное электрическое поле грозы возбуждает атмосферные частицы, которые затем испускают излучение. Но мало что было известно о причинах этого явления высокой энергии.
Чтобы выяснить это, группа исследователей проанализировала данные инструмента Европейского космического агентства под названием «Монитор атмосферно-космических взаимодействий» (ASIM) на борту Международной космической станции. ASIM - первый инструмент, который будет использоваться для обнаружения TGF, а не их даже более ярких двойников в глубоком космосе, сказал Торстен Нойберт, главный ученый ASIM и ведущий автор исследования, опубликованного 10 декабря в журнале Наука.
Их измерения показали очень специфическую последовательность событий продолжительностью всего пару миллисекунд во время удара молнии. Во-первых, они обнаружили увеличение света, что соответствует рождению молнии. Во время этого процесса облако создает как электрическое поле, так и лидер - путь ионизированного воздуха. Затем они обнаружили большой пик в рентгеновских лучах и гамма-лучах, которые соответствуют TGF, а затем огромный оптический импульс, сказал Нойберт Live Science.
Этот оптический импульс прошел путь от грозового облака до ионосферы, области атмосферы, находящейся на высоте от 50 до 600 миль (от 80 до 1000 километров) над поверхностью Земли. По словам Нойберта, импульс был «настолько мощным, что возбуждает нижнюю область ионосферы», которая составляет около 100 километров по ширине и ширине. Другими словами, он возбуждал свободные ионы в ионосфере, которые затем начали сталкиваться с нейтральным азотом, а затем испускали излучение.
Это излучение определяется другим погодным явлением, подобным полярному сиянию, называемому «эльфами», в котором вспышки видимого света и ультрафиолетового излучения длиной в миллисекунды светятся в расширяющемся кольце вокруг удара молнии. Эти светящиеся небесные существа, однако, видны только с помощью наиболее чувствительного оборудования.
До этого исследования считалось, что эльфы не связаны с грозами. Их результаты показывают, что одна и та же молния запускает и TGF, и эльфов, хотя не ясно, играют ли TGF какую-либо роль в производстве эльфов, сказал Нойберт. Также не ясно, происходят ли TGF и эльфы каждый раз при ударах молнии, но, вероятно, это происходит гораздо чаще, чем мы можем обнаружить, добавил он.
Другое недавнее открытие, опубликованное 10 декабря в Журнале геофизических исследований атмосферы, предполагает, что TGF происходят прямо перед видимой молнией. Согласно заявлению, эти яркие вспышки происходят прямо перед тем, как электрический заряд пробивается сквозь заряженное облако, превращаясь в разряд молнии. Оба эти исследования были представлены на этой неделе на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско.
«В космических наблюдениях происходит много вещей, связанных с молнией», некоторые для мониторинга погоды, а некоторые для понимания этого явления, сказал Нойберт. «Взятые вместе по-настоящему великолепные пару лет, которые грядут».
