Невловимі прибульці з космосу запускають блискавки на Землі: давню загадку розкрито

Дослідження опубліковано в журналі JGR Atmospheres, пише Space.

За словами авторів дослідження, початкова теорія виникнення блискавкибула запропонована понад 50 років тому. Згідно з цією теорією, електрони іонізуються в повітрі й ініціюють те, що відомо, як теплове руйнування. Але цей процес вимагає дуже сильного електричного поля в грозовій хмарі. Але найсильніше електричне поле, коли-небудь виявлене всередині грозових хмар, було в 10 разів слабкіше за те, що необхідно для виникнення блискавки на основі цієї теорії.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Щоб вирішити давню загадку, вчені використовували масив радіоантен для фіксації розвитку розрядів блискавки в просторі та часі з безпрецедентною точністю, що дало можливість створити тривимірне зображення траєкторії ударів блискавки. Крім отримання даних про траєкторію блискавки, також вчені виміряли поляризацію або напрямок електричного струму, що становить блискавку, і порівняли два набори даних.

Вони виявили, що траєкторія удару і напрямок поляризації іскрового заряду блискавки не збігаються. Це означає, що іскровий заряд блискавки протягом перших десятків мікросекунд не викликається електричним полем у грозовій хмарі, дійшли висновку вчені, а за цим стоїть інше явище.

Автори дослідження вважають, що це зливи космічних променів, тобто потоки частинок, які виникають під час потрапляння космічних променів в атмосферу. Космічні промені складаються з протонів, електронів, ядер гелію і деяких інших елементів, і проносяться Всесвітом майже зі швидкістю світла. Ці промені виходять від вибухів наднових, чорних дір і навіть Сонця, і вони постійно б'ють по верхніх шарах атмосфери Землі. Коли космічні промені потрапляють в атмосферу, то під час взаємодії з молекулами газів у повітрі вони продукують зливи екзотичних частинок, як-от піони, мюони, високоенергетичні електрони, а також аналоги останніх з антиматерії під назвою позитрони.

За словами вчених, присутність позитронів у зливах космічних променів може пояснити невідповідність між напрямком розрядів блискавок і напрямком електричного струму іскровому розряді блискавки.

Хоча автори нового дослідження не перші, хто шукає зв'язок між блискавками та космічними променями, нове спостереження мають важливе значення, оскільки воно не узгоджуються з жодною з більш ранніх теорій.

Хоча космічні промені постійно б'ють по нашій планеті, їхній вплив досить важко виявити. Вчені кажуть, що потрібно отримати прямі одночасні спостереження двох явищ: блискавок і космічних променів. Але це зробити складно.

Вчені мають намір продовжити дослідження, щоб знайти більше підтверджень своїм висновкам. Вони також шукатимуть можливий зв'язок між кількістю ударів блискавок і фазою сонячного циклу.

Автори дослідження вважають, що протягом найактивнішої фази 11-річного циклу Сонця, відомої як сонячний максимум, менше космічних променів досягає Землі, оскільки магнітне поле нашої планети посилюється. Тому магнітне поле краще відбиває космічні промені, що, теоретично, має зробити атмосферу менш сприятливою для утворення блискавок.

Як уже писав Фокус, суперколайдер за 17 млрд доларів допоможе виявити 95% відсутнього Всесвіту, але не всі цьому раді. Організація ЦЕРН заявила, що аналіз не виявив жодних технічних перешкод для будівництва найбільшого у світі прискорювача частинок, але цей проект зазнав критики.