Ciemne puszyste chmury burzowe nie tylko podsycają dramatyczne burze, ale także wytwarzają jedne z najbardziej energetycznych błysków światła na planecie - i genialne wyświetlacze nieba zwane ultradźwiękowymi „elfami”. Teraz nowe odkrycia pokazały wyraźniejszy obraz tego, co dzieje się w cichych przerywnikach burzowego nieba.
Od dawna naukowcy szukają błysków gamma w głębokich fałdach wszechświata. W 1994 roku, gdy zaglądał w kosmos w poszukiwaniu tych sygnałów, zdarzyło się, że przyrząd NASA wychwycił błyski gamma emitowane z miejsca położonego bliżej domu - ziemskich chmur burzowych.
Błyski te, najbardziej energetyczne zjawiska naturalne na naszej planecie, stały się znane jako naziemne błyski gamma (TGF). Powstają, gdy silne pole elektryczne burzy budzi cząsteczki atmosferyczne, które następnie emitują promieniowanie. Ale niewiele wiadomo o przyczynach tego zjawiska o wysokiej energii.
Aby to zrozumieć, grupa naukowców przeanalizowała dane z instrumentu Europejskiej Agencji Kosmicznej o nazwie Monitor interakcji atmosfery i przestrzeni (ASIM) na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. ASIM jest pierwszym instrumentem wykorzystywanym do wykrywania TGF, a nie ich jeszcze jaśniejszymi doppelgängerami w kosmosie, powiedział Torsten Neubert, główny naukowiec ASIM i główny autor badania opublikowanego 10 grudnia w czasopiśmie Nauka.
Ich pomiary wykazały bardzo specyficzną sekwencję zdarzeń, trwającą zaledwie kilka milisekund, podczas uderzenia pioruna. Najpierw wykryli wzrost światła, który odpowiada narodzinowi błyskawicy. Podczas tego procesu chmura wytwarza zarówno pole elektryczne, jak i lider - ścieżkę zjonizowanego powietrza. Następnie wykryli duży szczyt promieni rentgenowskich i gamma, które odpowiadają TGF, a następnie ogromny impuls optyczny, powiedział Neubert Live Live.
Ten impuls optyczny przemieszczał się z chmury burzowej do jonosfery, obszaru atmosfery około 50 do 600 mil (80 do 1000 kilometrów) nad powierzchnią Ziemi. Impuls był „tak silny, że wzbudzał dolny obszar jonosfery”, który ma około 100 kilometrów długości i szerokości, powiedział Neubert. Innymi słowy, wzbudzał wolne elektrony w jonosferze, która następnie zaczęła zderzać się z neutralnym azotem, a następnie emitowała promieniowanie.
Promieniowanie to jest definiowane przez inne zjawisko pogodowe, podobne do zorzy polarnej, zwane „elfami”, w których milisekundowe wybuchy światła widzialnego i promieniowania ultrafioletowego świecą w rozszerzającym się pierścieniu wokół uderzenia pioruna. Te świetliste istoty niebieskie są jednak widoczne tylko przy użyciu najbardziej wrażliwego sprzętu.
Przed tym badaniem uważano, że elfy nie były powiązane z burzami. Ich odkrycia sugerują, że ta sama błyskawica wyzwala zarówno TGF, jak i elfy, choć nie jest jasne, czy TGF mają jakąkolwiek rolę w wytwarzaniu elfów, powiedział Neubert. Nie jest też jasne, czy TGF i elfy zdarzają się za każdym razem, gdy uderza piorun, ale prawdopodobnie zdarza się to znacznie częściej, niż możemy to wykryć, dodał.
Inne ostatnie odkrycie, opublikowane 10 grudnia w Journal of Geophysical Research Atmospheres, sugeruje, że TGF mają miejsce tuż przed widocznym piorunem. Te genialne błyski pojawiają się tuż przed tym, jak impuls elektryczności przepływa przez naładowaną chmurę, stając się błyskawicą, zgodnie z oświadczeniem. Oba te badania zostały zaprezentowane w tym tygodniu na dorocznym spotkaniu American Geophysical Union w San Francisco.
„W obserwacjach kosmicznych dzieje się wiele rzeczy związanych z piorunami”, niektóre z nich dotyczą monitorowania pogody, a niektóre w celu zrozumienia tego zjawiska, powiedział Neubert. „Zebrane razem naprawdę wspaniałe, nadchodzące lata”.
