Ученые выявили взаимосвязь между обычными и «темными» молниями — атмосферными вспышками гамма-излучения, открытыми относительно недавно. Последние, возможно, далеко не такое редкое явление, как считалось ранее.

Видимые молнии и атмосферные гамма-вспышки могут оказаться двумя сторонами одного явления Слева: формирование лидера молнии — ступенчатого ионизированного канала с высокой проводимостью — сопровождается слабым радиосигналом. В центре: релятивистские электроны при столкновении с частицами воздуха производят гамма-излучение, электрический ток и сильный радиосигнал. Справа: лидер соединяет две заряженных области, происходит электрический разряд и видимая вспышка молнии.

Темные молнии (англ. dark lightning), впервые обнаруженные в 1991 году, — вспышки наиболее высокоэнергетического излучения, возникающего на Земле естественным образом. Их природа до сих пор малоизучена. Как часто возникают темные молнии? Сопровождаются ли они вспышкой видимого излучения? На эти и многие другие вопросы еще только предстоит ответить.

Очередной шаг к пониманию процессов, происходящих во время атмосферных гамма-вспышек (TGF), сделала группа исследователей из Университета Бергена (Норвегия). Они проанализировали данные двух спутников, по воле случая оказавшихся в районе бури над Венесуэлой как раз в момент вспышки молнии. Спутники, один из которых был оснащен оптическим оборудованием, а другой — детектором гамма-излучения, находились в пределах 300 км от тучи, в недрах которой зародился разряд. Аппаратура, расположенная в Университете Дьюка (США) в 3000 км от места вспышки, обнаружила сопутствующий сигнал в радиодиапазоне.

Исследователи использовали все три источника данных, чтобы восстановить молниеносные (в буквальном смысле) события, произошедшие за 30 миллисекунд. Предположительно, «темная» вспышка была спровоцирована сильнейшим электрическим полем, возникшим непосредственно перед разрядом обычной молнии. Это поле создало каскад электронов, движущихся с околосветовой скоростью. Столкновение релятивистских электронов с молекулами воздуха сопровождалось вспышкой гамма-излучения и привело к появлению низкоэнергетических электронов, которые послужили основными носителями электрического тока, ставшего источником радиосигнала. Этот сигнал предшествовал видимой вспышке молнии:

Не исключено, что «темные» и «светлые» молнии — две стороны одного и того же процесса и идут рука об руку, однако для подтверждения их взаимосвязи необходимы дальнейшие исследования. ESA планирует в течение ближайших трех лет реализовать проект ASIM, который позволит наблюдать за атмосферными явлениями (в том числе TGF) с помощью установленного на МКС оборудования. Возможно, это позволит восполнить пробел, связанный с недостатком научных данных об атмосферных гамма-вспышках — явлении, которое происходит прямо над нашими головами.

По пресс-релизу AGU