27 апреля 2015, 14:05 27 апреля 2015, 15:05 27 апреля 2015, 16:05 27 апреля 2015, 17:05 27 апреля 2015, 18:05 27 апреля 2015, 19:05 27 апреля 2015, 20:05 27 апреля 2015, 21:05 27 апреля 2015, 22:05 27 апреля 2015, 23:05 28 апреля 2015, 00:05

Космические лучи помогут раскрыть тайну появления молний на Земле

Поток космических лучей (схематически изображены красным цветом) проходит через грозовые облака. Исследователи использовали LOFAR, чтобы рассчитать электрические поля внутри туч

Голландские исследователи нашли способ измерения электрических полей внутри грозовых туч. Возможно, в дальнейшем их подход позволит понять тайну формирования молний.

Астрофизик Хейно Фалке (Heino Falcke) из университета Неймегена в Нидерландах и его коллеги измерили интенсивные электрические поля внутри грозовых облаков. Сделали они это с помощью радиообсерваторий, используемых для наблюдений за электромагнитными всплесками, вызванными космическими лучами. Ранее такие поля уже измерялись посредством ракет-зондов и воздушных шаров. Однако техника группы Фалке — лучший инструмент для исследования происхождения молний и тайны их формирования.

Фалке использовал инструмент LOFAR – сеть из радиоантенн и детекторов частиц, расположенных в пяти европейских странах. LOFAR был построен как инструмент многоцелевого изучения радиоволн далёких космических явлений, а также последствий воздействия космических лучей в атмосфере Земли.

Действует система обнаружения по следующему принципу. Когда заряженная частица космических лучей (протон или тяжёлое ядро атома) сталкивается с молекулой воздуха, это вызывает цепную реакцию, в которой миллионы заряженных частиц (в основном электронов) обрушиваются вниз к Земле. Антенны LOFAR обнаруживают радиоволны, которые испускаются этими заряженными частицами во время падения из-за взаимодействия с геомагнитным полем.

С помощью центральной части LOFAR (установки, раскинувшейся в Нидерландах на площади в 6 квадратных километров и содержащей множество антенн) команда Фалке проводила свои измерения во время 762 гроз в период с июня 2011 года по сентябрь 2014-го.

В хорошую погоду исследователи наблюдали "упорядоченные структуры". Радиоволны попадали в детекторы, демонстрируя выровненную поляризацию, что соответствовало теоретическим моделям исследовательской группы. Однако рисунок поляризации менялся, когда появлялись тучи.

Внутри грозового облака генерируются интенсивные электрические поля, несущие отрицательные электрические заряды в нижнем слое, а положительные заряды – в верхнем. Молния является проводящим электричество каналом, который ненадолго открывается в атмосфере и частично восстанавливает баланс электрических зарядов, а также баланс между различными слоями облаков и между облаком и поверхностью Земли.

Однако учёные до сих пор так и не могут понять, что именно и каким образом вызывает разряд молнии. Электрические поля достаточно сильны, но только их недостаточно для преобразования воздуха от состояния электрического изолятора (не проводящего ток) к проводнику.

Некоторые специалисты полагают, что виной тому космические лучи. Вероятно, именно инструменты LOFAR помогут засечь космические лучи, приходящие одновременно с появлением молний.

Научная статья Фалке и коллег, объясняющая как это можно сделать, была опубликована в издании Physical Review Letters.