Группа физиков из Бергенского университета, исследуя процесс возникновения загадочных темных молний, пришла к выводу, что это не такое редкое явление, как считалось прежде. По их мнению, именно эти молнии порождают не только гамма-вспышки, но и обычные молнии. То есть они представляют собой промежуточную стадию формирования небесного разряда.
В последнее время интерес ученых к такому загадочному явлению, как темная молния, вновь возрос. Напомню, что молнии такого типа были открыты не так давно — в 1991 году. Они представляют собой ничто иное, как поток быстрых электронов, мчащихся со скоростями близкими к световым. Это отличает данные молнии от обычных, в которых электроны двигаются не столь стремительно. Другое отличие состоит в том, что разряд темных молний всегда происходит в облаках и никогда не достигает поверхности земли. Вспышка при этом разряде весьма слабая, если сравнивать с таковой обычной молнии (можно сказать, что ее не видно простым глазом) — за это-то их и прозвали темными.
Но это еще не все — сверхбыстрые электроны темных молний при столкновении с молекулами газов воздуха порождают гамма-лучи (так называемые короткие атмосферные гамма-вспышки). В результате таких вспышек рождаются новые электроны и их античастицы — позитроны, которые, ударяясь о молекулы воздуха и аннигилируя друг с другом, порождают вторичные гамма-вспышки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все порожденные темной молнией частицы не исчезнут в результате аннигиляции или не замедлятся после серии столкновений с молекулами воздуха.
До недавнего времени считалось, что темные молнии — явление достаточно редкое. По расчетам ученых, они рождаются примерно тысячу раз в год. Кроме того, исследователи полагали, что их появление совершенно никак не связано с возникновением обычных молний. Однако группа ученых из Бергенского университета (Норвегия), которую возглавляет профессор Николаи Йостгард, считает иначе. По их мнению, именно темные молнии и порождают "светлые", что говорит о том, что рождаться они должны намного чаще — как минимум, во время каждой грозы.
Читайте также: Ученые защитят пилотов от темных молний
К таким выводам исследователи пришли после того, как проанализировали спутниковые данные в гамма- и оптическом диапазоне, полученные при наблюдении грозы на одном участке атмосферы в районе Венесуэлы. В результате ученые обнаружили одну интересную взаимосвязь — момент появления темной молнии совпадал с временем возникновения мощного радиоимпульса. Причем последний появлялся в месте, которое несколько в стороне от участка, на котором бушевала гроза. И, что самое интересное, через несколько миллисекунд на этом же месте возникала обычная молния, которую было хорошо видно в оптическом диапазоне.
Заинтересовавшись данным совпадением, профессор Йостгард и его коллеги предложили следующую гипотезу: темные молнии не представляют собой отдельное от светлых молний явление, а являются ничем иным, как промежуточной стадией формирования электрических разрядов в грозовых облаках. То есть, потеряв часть энергии после столкновения с молекулами воздуха и породив тем самым гамма-лучи, быстрые электроны темных молний способствуют возникновению мощного радиоимпульса, который способствует образованию в облаке видимого электрического разряда, то есть знакомой всем нам "светлой" молнии.
Как видите, темная молния способствует появлению обычной. Однако у этого процесса есть и обратная связь, в результате которой "светлая" молния может стать причиной возникновения темной. По мнению профессора Йостгарда, происходит это следующим образом — электрический разряд в канале молнии сперва страгивает небольшой каскад сверхбыстрых электронов. Он в свою очередь, ведет к гамма-вспышке, которая "разгоняет" некоторое количество находящихся рядом частиц до сверхсветовых скоростей, в результате чего возникает темная молния. А дальше все повторяется — она вызывает последующую серию гамма-вспышек, потом возникает радиоимпульс, что приводит к образованию новой "светлой" молнии. И этот процесс может происходить в облаке несколько раз.
Но если гипотеза группы норвежских ученых близка к истине, то получается, что темные молнии могут возникать многократно всего за одну грозу! То есть частота их появления в несколько десятков (а то и сотен) раз превышает ту, которая вычислялась из более ранних расчетов. Проще говоря, темные молнии — это такие же обычные разряды, как и "светлые". Это несколько настораживает тех специалистов, которые занимаются вопросами безопасности пассажиров самолетов гражданской авиации — ведь в таком случае количество гамма-излучения, которое они могут получить при пролете рядом с грозовой зоной, тоже возрастает в десятки раз (что, как вы понимаете, вредно для здоровья).
В то же время исследования группы физиков из Бергенского университета проливает свет на одну достаточно давнюю загадку, связанную с молниями. Как вы помните, долгое время ученые не могли понять, почему в облаках вообще возникают молнии — ведь это явление представляет собой ни что иное, как пробой на убегающих электронах (кстати, аналогичный процесс постоянно происходит под капотом наших автомобилей — это та самая искра на свечах) Однако для того, чтобы этот пробой возник, необходимо мощное электрическое поле, которое, по данным, полученным с метеозондов, в грозовых облаках отсутствует.
Еще в 1992 году (через год после открытия темных молний) российский физик Александр Гуревич, исследуя данное явление, предположил, что возникновению пробоя способствуют космические лучи, в состав которых входят сверхбыстрые частицы. Однако эта версия вызывала сомнения у других ученых — было сложно представить, что каждая молния появляется в результате проходящего через атмосферу космического излучения, количество которого всегда постоянно. Скорее всего, эти лучи только запускают процесс, а дальше он должен как-то поддерживаться автоматически.
Читайте также: Открыт источник молний Зевса
И вот теперь становиться понятно, каким образом идет это самоподдержание — космические лучи приводят к образованию темных молний, те порождают "светлые", а те, в свою очередь снова способствуют появлению темных. И так до тех пор, пока поток сверхбыстрых электронов не истощится. Ну, а тут уж снова следует ждать "гонцов" их космоса…
Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"