Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
Источник: WKIDESIGN/СС0

Японские физики выяснили новые факты о процессах, которые происходят в грозовых облаках и сопровождаются гамма-излучением и даже ядерными реакциями. Наблюдения ученых не только приближают нас к разгадке грозовых феноменов, но и могут повысить точность прогнозирования молний.

Во время грозы в облаках возникает электромагнитное излучение с очень высокой энергией — в рентгеновском и даже гамма-диапазонах. Ученые считают, что его природа связана с движением электронов в очень сильных электрических полях, но пока они не смогли полностью объяснить это явление.

Известно лишь то, что такое излучение возникает в двух случаях: это может быть яркая вспышка, которая появляется в момент удара молнии, а может быть сравнительно слабое свечение, которое прекращается при возникновении разряда. Оба этих феномена активно изучают различными методами, включая спутниковые наблюдения, — например российский спутник «Михайло Ломоносов» был призван, в том числе, зафиксировать высокоэнергетические грозовые феномены.

Физики из Японии пошли иным путем, решив изучить феномен снизу. Они описали результаты наблюдений за небом во время грозы 9 января 2018 года в городе Канадзава при помощи сразу 23 переносных детекторов гамма-излучения, радиоприемников и метеорадара.

Ученые выяснили, что гамма-лучи начинают испускаться более чем за минуту до удара молнии, причем их источник в облаке движется в том направлении, куда дует ветер.

Как отмечают исследователи, Канадзава оказался на редкость удобной площадкой для изучения молний и грозовых туч: в зимние месяцы облака там спускаются на небольшую высоту (всего сотни метров), и для наблюдения за ними не нужны дорогие и рискованные полеты на специально оборудованном самолете-лаборатории.

Результаты наблюдений говорят о том, что высокоэнергетический процесс внутри облака как-то связан с накоплением электрического заряда и возникновением молний. Возможно, он даже непосредственно причастен к появлению грозового разряда, но то, как именно это происходит, пока неясно. На сегодня новые результаты вкупе с ранее собранной информацией говорят о том, что можно более точно прогнозировать место удара молнии, и о том, что грозы могут вносить больший, по сравнению с ранее сформированными представлениями, вклад в появление экзотических изотопов.

Используя достаточно плотную сеть гамма-детекторов, физики рассчитывают засечь предшествующее молнии излучение за несколько минут до удара.

Предварительные оценки говорят, что это можно сделать даже за десять минут до него, а этого достаточно не только для защиты электроустановок, но и для эвакуации людей из потенциально опасных мест.

Гамма-излучение может инициировать ядерные реакции и, к примеру, выбивать один из нейтронов из ядра атома азота. Такая реакция превращает азот-14, самый распространенный изотоп этого элемента, в более редкий азот-13. Выбитый нейтрон, в свою очередь, может поглощаться другим атомом азота-14, и тогда появляется азот-15. Аналогичные реакции могут происходить также и с углеродом или кремнием. Авторы предполагают, что интенсивные грозы могут сдвигать баланс между изотопами распространенных элементов и, тем самым, искажать результаты радиоизотопной датировки различных объектов, ведь радиоизотопный метод исходит из того, что нам всегда известно начальное соотношение между изотопами.