Villámcsapásokban észlelt gamma-sugarakat a NASA felderítő repülőgépe
Bár a viharokat általában széllel, esővel és villámlással kapcsoljuk össze, kevesen tudják, hogy ezek másik gyakori mellékterméke a gamma-sugárzás.
A NASA egy régi, átalakított U-2 felderítő repülőgépének segítségével a kutatók most először végezhettek közvetlen elemzést ezekről a mikroszekundumos radioaktív jelenségekről, amelyek naponta fordulnak elő a Föld különböző pontjain.
Szinte semmit sem tudunk a viharok és a villámcsapások közbeni jelenségekről
A legújabb eredményeket október 3-án publikálták a Nature folyóiratban, amelyben a kutatócsoport leírja, hogy a radioaktív viharok jóval gyakoribbak, mint azt korábban hitték.
Gamma-sugarakat először véletlenül észleltek viharok során az 1990-es években, amikor a NASA szupernóvák és más nagyenergiájú kozmikus jelenségek tanulmányozására tervezett műholdjai észleltek hasonló jeleket közvetlenül alattuk.
Azóta a kutatók olyan műholdakkal és berendezésekkel dolgoztak, amelyek nem kifejezetten a villámlás megfigyelésére készültek, számolt be a Popular Science.
Azóta sikerült jobban megérteni a sugárzás keletkezésének mechanizmusát. Amikor egy vihar kialakul, a vízcseppek, jégszemcsék és jégeső szél általi keveredése statikus elektromossághoz hasonló töltéseket generál.
A pozitív töltésű ionok a vihar tetejére, a negatív töltésűek az aljára kerülnek, így létrejön egy elektromos tér, amelynek ereje akkora, mint 100 millió ceruzaelemé.
Az így felgyorsult részecskék, például elektronok, további elektronokat szakítanak le a levegő molekuláiról, ami végül gamma-sugarak, antianyag és egyéb sugárzó részecskék milliszekundumos villanásait eredményezi.
A gamma-sugárzás olyan gyakori, hogy pilóták gyenge fénylő derengést is észleltek már viharfelhőkben, viszont egyelőre ismeretlen tényezők akadályozzák meg, hogy ezek a jelenségek robbanásokat idézzenek elő.
Steve Cummer, a Duke Egyetem professzora elmondta, hogy egyes kísérletek megpróbálták megállapítani, mennyire elterjedtek ezek a jelenségek, de vegyes eredmények születtek, és az Egyesült Államok feletti megfigyelések közül több egyáltalán nem talált gamma-sugarakat.
A NASA által átalakított, ER-2 névre keresztelt repülőgépe segített a kutatóknak. NASA
A NASA azonban nemrégiben egy hidegháborús, átalakított U-2 kémrepülőgépet bocsátott Cummer professzor és kollégái rendelkezésére. A gép akár 22 kilométeres magasságba is képes felemelkedni, és 760 km/h sebességre képes, így rövid idő alatt több vihart is megfigyelhetnek vele. Az új eszközökkel felszerelve a kutatók remélték, hogy végre válaszokat kapnak.
Az eredmények még a szakértőket is meglepték
Cummer szerint ugyanis sokkal több dolog történik a viharokban, mint azt valaha gondolták. Kiderült, hogy gyakorlatilag minden nagyobb vihar folyamatosan gamma-sugarakat termel, méghozzá számos formában.
Egy hónap alatt tíz repülést végeztek Florida déli része felett. A megfigyelt viharok 90%-ában az eddig feltételezettnél sokkal dinamikusabb gamma-sugárzást tapasztaltak.
„Ez a jelenség egy hatalmas, gamma-sugarakkal ’forrongó’ üsthöz hasonlítható, mind mintázatában, mind viselkedésében” – tette hozzá Martino Marisaldi, a Bergeni Egyetem fizikaprofesszora és a tanulmány társszerzője.
A megfigyelések nagy része összhangban volt a NASA műholdjai által több mint 30 éve észlelt jelenségekkel, amelyek szinte mindig aktív villámlás mellett jelentek meg.
Emellett azonban teljesen új felfedezésekre is fény derült. Például két további, rövid gamma-kitörés típust azonosítottak, amelyek közül az egyik kevesebb mint egy ezredmásodpercig tart, a másik pedig tíz különálló kitörést foglal magában tizedmásodpercek alatt.
Cummer professzor szerint ezek a legérdekesebb jelenségek köztük. „Úgy tűnik, ezek nem a villámképződéshez kapcsolódnak, hanem spontán módon jönnek létre.”
Egyes adatok arra utalnak, hogy ezek a kitörések összefüggésben lehetnek a villámok keletkezéséért felelős viharfolyamatokkal, ám ezek működését a tudósok még mindig nem értik.
A további rejtélyekre az ER-2 jövőbeni repülései hozhatnak választ, addig pedig Cummer professzor nyugtat meg mindenkit némi humorral azzal kapcsolatban, hogy a gamma-sugárzás nem jelentene ránk veszélyt. „A sugárzás lenne a legkisebb gondunk, ha egy viharfelhőben találnánk magunkat.”
Érdemes elolvasni:
