Пилотов защитят от темных молний

Таинственные вспышки гамма-излучения, которые время от времени возникают в верхних слоях земной атмосферы, уже давно не дают покоя ученым — до сих пор непонятно, что именно их порождает. Недавно группа американских физиков пришла к выводу, что в этом виноваты темные молнии — разряды, возникающие внутри облаков из потоков сверхбыстрых электронов.

Ученые защитят пилотов от темных молний. 282914.jpeg

Напомню, что гамма-вспышками в верхних слоях атмосферы земли называют процесс возникновения источников гамма-излучения (переносимого весьма быстрыми фотонами), при котором испускаются кванты с энергией до 20 МэВ (что значительно выше, чем при излучении, возникающем в ядерном реакторе). Когда в 1994 году искусственные спутники обнаружили в верхних слоях атмосферы Земли это интересное явление, ученые сразу же принялись искать объяснение данному феномену. Однако до сих пор не совсем понятно, что же все-таки является причиной подобных вспышек.

Одной из самых распространенных версий, объясняющих возникновения гамма-вспышек является гипотеза космических лучей. Как мы знаем, эти лучи представляют собой потоки протонов, ядер атомов гелия и прочих высокоэнергетичных частиц, которые влетают в земную атмосферу с огромной скоростью. Оказавшись в пределах воздушной оболочки нашей планеты, эти частицы ударяются о летающие там атомы и молекулы, тем самым порождая множество так называемых вторичных частиц. Они же, попадая в сильное электрическое поле (создаваемое, например, молниями), тормозятся и сбрасывают свою энергию в виде гамма-лучей.

Следует заметить, что это объяснение вполне логично и практически безупречно кроме одного "но": — гамма-вспышки возникают на высоте от 12 км и выше, в то время как большинство молний рождается на расстоянии 10-ти километров от поверхности нашей планеты. Конечно, бывают разряды, "прошивающие" нашу атмосферу и на все 25 километров, однако они случаются крайне редко — на порядок реже, чем спутники фиксируют появление гамма-вспышек. Кроме того, есть еще один интересный момент — эти вспышки возникают не во время каждой грозы, обычно их наблюдают где-то тысячу раз за год (хотя количество гроз за это же время исчисляется десятками тысяч).

Читайте также: Гроза может создавать антимиры

Итак, гамма-вспышки каким-то образом связаны с молниями, но, скорее всего, вовсе не с теми, которыми мы любуемся во время грозы. Но что же это тогда за молнии? Группа ученых под руководством физика Джозефа Дуайера из Флоридского технологического института (США) считают, что причиной возникновения этих вспышек могут быть, так называемые, темные молнии, которые как раз образуются в атмосфере на высоте от 12 км и выше.

Следует заметить, что темные молнии (названные так потому, что их практически невидно, во время их формирования почти нет свечения, характерного для обычной молнии) являются исключительно внутриоблачными разрядами — то есть до поверхности Земли они не "достреливают". Образуются они благодаря очень быстрым электронам, которые несутся со скоростью, близкой к скорости света в вакууме — 250 000 км в секунду (при возникновении обычной молнии электроны тоже не засыпают, однако их скорость не превышает значение 1000 км в секунду).

И вот, эти высокоскоростные электроны, пролетая по облаку, конечно же сталкиваются с молекулами газов воздуха, порождая при этом гамма-лучи и поток вторичных высокоскоростных электронов. Интересно, что при этом на короткое время рождаются и античастицы электронов — позитроны, возникновение которых при гамма-вспышках зафиксировали еще два года назад орбитальные космические аппараты НАСА.

Ну, а позитроны также сталкиваются с другими молекулами воздуха и это также порождает гамма-излучение. В итоге процесс продолжает расти как снежный ком, катящийся с горы до тех пор, пока позитроны не исчезнут, а быстрые электроны не потеряют свою высокую энергию.

Получается, что темные молнии представляют собой своего рода естественный ускоритель частиц, действующий высоко над поверхностью Земли. Группа профессора Дуайера построила модель инициируемого ими процесса и выяснила, что все происходит примерно так, как и предполагали физики. Кроме того, было установлено, что темные молнии могут намного быстрее обычных снижать напряжение внутри той части облака, где возникают, поскольку эффективнее передают электрический заряд. Поэтому-то и возникают они достаточно редко — по данным, полученным со спутников, не чаще тысячи раз в год (как и гамма-вспышки).

Насколько же опасно радиоактивное излучение этих коротких гамма-вспышек для человека? Вопрос этот отнюдь не праздный, поскольку на высоте от 10 до 12 км проходят полеты самолетов гражданской авиации. По рассчетам группы доктора Дуайера, за один рейс самолеты в среднем дважды посещают эту наиболее опасную зону. Так вот, беспокоиться особенно не следует — максимальная мощность инициируемого темными молниями гамма-излучения на такой высоте аналогична тому количеству радиации, которое человек получает при 10 сеансах рентгена грудной клетки. Это совершенно безопасно для здоровья и жизни людей.

Читайте также: ‪Открыт источник молний Зевса

В то же время ученые утверждают, что гамма-вспышки могут быть губительны для техники. Уже были известны случаи, когда они повреждали сенсоры спутников. Происходит это потому, что выбитые ими нейроны из материала обшивки воздушных аппаратов, приобретая высокую энергию, на полном ходу врезаются во внешние приборы (например, в антенны) и выводят их из строя.

Исходя из этого группа профессора Дуайера собирается в ближайшее время заняться картированием тех участков атмосферы, где чаще всего образуются темные молнии. После того, как работа будет завершена, этими картами снабжат пилотов гражданской и военной авиации, что даст возможность пилотам либо избегать опасных участков, либо принять соответствующие меры еще до вхождения в него…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"