Никто не знает точно, что вызывает удары молнии. Теперь, два российских исследователя говорят, что эти выбросы миллиарда В или больше могло быть вызвано взаимодействием космических лучей — богатых энергией частиц от открытого космоса — с водными капельками в грозовых тучах.Космические лучи создаются глубоко в космосе сильными событиями, такими как звездные столкновения, взрывы гамма-луча и суперновинки. Эти катаклизмы ускоряют заряженные частицы — главным образом протоны — к очень высоким энергиям.
Лучи изменяют масштаб изображения через пространство и тех, которые ударяют, что верхние слои атмосферы Земли генерируют невидимые но очень энергичные атмосферные ливни ионизированных частиц и электромагнитного излучения.Идея, что эти атмосферные ливни могли вызвать молнию, когда они проходят через грозовую тучу, была вокруг в течение 2 десятилетий. В 1992, российский физик Александр Гуревич Лебедева, Физический Институт в Москве предложил, чтобы богатые энергией частицы, произведенные космической забастовкой луча, ионизировали воздух в грозовых тучах, создав регион с большим количеством свободных электронов. Электрическое поле грозовой тучи ускоряет электроны почти к скорости света, повышая их к очень высоким энергиям.
Тогда электроны сталкиваются с атомами в воздухе, генерируя еще больше электронов, а также рентгеновских лучей и гамма-лучей. Эта лавина богатых энергией частиц в облаке — который Гуревич называет «безудержной поломкой» — обеспечивает идеальные условия проведения для молнии.Исследователи во всем мире обсудили идею Гуревича с тех пор, как он ввел ее, говорит Джозеф Двайер, ученый молнии из Технологического института Флориды в Мельбурне, не вовлеченный в исследование. Но Гуревич не нашел конкретное доказательство, что космические лучи являются преступниками.
Радиоволны могли дать представление, Двайер говорит: Каскады электронов в начале забастовки молнии должны произвести радиоволны. «Космическое сообщество луча знало, что космические лучи делают радиоволны, и когда существуют грозы вокруг, было замечено, что Вы получаете больше этого радио-пульса», говорит Двайер. «Но никто еще не замкнул круг и действительно показал, что атмосферные ливни, проходящие [грозовая туча], электрическое поле, делающее эти безудержные электроны, является вещами, делающими его».Для испытания понятия Гуревич и его российский коллега Анатолий Караштин из Научно-исследовательского института Radiophysical в Нижнем Новгороде проанализировали данные от 3 800 забастовок молнии облака к земле, зарегистрированных в России и Казахстане. Они использовали радио-интерферометр, измеряющий радиоволны и показывающий, какое направление они происходят из и изучили радио-пульс, сгенерированный в начале молнии.
Результаты, сообщил на этой неделе в Physical Review Letters, покажите, что грозовые тучи испускают «сотни или тысячи» короткого, сильного радио-пульса незадолго до забастовок молнии. Их форма, исследователи говорят, соответствует их моделям безудержной поломки, вызванной энергичными космическими лучами. Но существует проблема: Космические лучи с достаточным количеством энергии слишком редки для вызова всего пульса, который наблюдали Гуревич и Караштин.
Так называемые гидрометеоры — град и водные капельки в каждом облаке — могут усиливать пульс, говорят исследователи. Когда свободные электроны, созданные проходом частиц космического излучения около них, которые предлагают гидрометеоры, Гуревич и Караштин, они вызывают волнение микровыбросов, повышающее и поток и радио-сигнал пульса.
Но ученый молнии Клайв Сондерс из Манчестерского университета в Соединенном Королевстве остается неубежденным, что космические лучи играют роль в молнии. «Они не показали корреляцию между деятельностью молнии и темпом прибытия космических лучей в земле», говорит он.Тот уровень увеличивается и уменьшается своевременно с 11-летним циклом солнечной активности. Когда солнечный ветер более силен в солнечном максимуме, он отклоняет больше космических лучей от Земли. Если космические лучи находятся позади гроз, Сондерс спорит, уровень гроз должен следовать за подобным циклом. «Пока они не могут доказать эту корреляцию, оставляющую фундаментальный вопрос о целом понятии», говорит он.
Большинство исследователей, Сондерс говорит, склоняется к другой теории: Молния происходит, когда столкновения между ледяными кристаллами и градинами в грозовых тучах отделяют достаточно электрического заряда для порождения высокого электрического поля. Один только этот процесс может ионизировать воздух достаточно для удара молнии для формирования, он говорит — никакие космические требуемые лучи.
Двайер говорит, что должно быть возможно уладить спор с помощью датчика для космических атмосферных ливней луча, известных как телескоп Черенкова. «В чем мы действительно нуждаемся, должен иметь эти множества атмосферного ливня, измеряющие космическое прохождение атмосферных ливней луча, измеряющие радиоволны, измеряющие пульс и соединяющие все это», говорит он.