Неуловимые пришельцы из космоса запускают молнии на Земле: давняя загадка раскрыта

Исследование опубликовано в журнале JGR Atmospheres, пишет Space.

По словам авторов исследования, первоначальная теория возникновения молниибыла предложена более 50 лет назад. Согласно этой теории, электроны ионизируются в воздухе и инициируют то, что известно, как тепловое разрушение. Но этот процесс требует очень сильного электрического поля в грозовом облаке. Но самое сильное электрическое поле, когда-либо обнаруженное внутри грозовых облаков, было в 10 раз слабее того, что необходимо для возникновения молнии на основе этой теории.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Чтобы решить давнюю загадку, ученые использовали массив радиоантенн для фиксации развития разрядов молнии в пространстве и времени с беспрецедентной точностью, что дало возможность создать трехмерное изображение траектории ударов молнии. Кроме получения данных о траектории молнии, также ученые измерили поляризацию или направление электрического тока, составляющего молнию, и сравнили два набора данных.

Они обнаружили, что траектория удара и направление поляризации искрового заряда молнии не совпадают. Это значит, что искровой заряд молнии в течение первых десятков микросекунд не вызывается электрическим полем в грозовом облаке, пришли к выводу ученые, а за этим стоит другое явление.

Авторы исследования считают, что это ливни космических лучей, то есть потоки частиц, которые возникают при попадании космических лучей в атмосферу. Космические лучи состоят из протонов, электронов, ядер гелия и некоторых других элементов, и проносятся по Вселенной почти со скоростью света. Эти лучи исходят от взрывов сверхновых, черных дыр и даже Солнца, и они постоянно бьют по верхним слоям атмосферы Земли. Когда космические лучи попадают в атмосферу, то при взаимодействии с молекулами газов воздухе они производят ливни экзотических частиц, таких как пионы, мюоны, высокоэнергетические электроны, а также аналоги последних из антиматерии под названием позитроны.

По словам ученых, присутствие позитронов в ливнях космических лучей может объяснить несоответствие между направлением разрядов молний и направлением электрического тока искровом разряде молнии.

Хотя авторы нового исследования не первые, кто ищет связь между молниями и космическими лучами, новое наблюдение имеют важное значение, поскольку оно не согласуются ни с одной из более ранних теорий.

Хотя космические лучи постоянно бьют по нашей планете, их воздействие довольно трудно обнаружить. Ученые говорят, что нужно получить прямые одновременные наблюдения двух явлений: молний и космических лучей. Но это сделать сложно.

Ученые намерены продолжить исследование, чтобы найти больше подтверждений своим выводам. Они также будут искать возможную связь между количеством ударов молний и фазой солнечного цикла.

Авторы исследования считают, что в течение самой активной фазы 11-летнего цикла Солнца, известной как солнечный максимум, меньше космических лучей достигает Земле, поскольку магнитное поле нашей планеты усиливается. Поэтому магнитное поле лучше отражает космические лучи, что, теоретически, должно сделать атмосферу менее благоприятной для образования молний.

Как уже писал Фокус, суперколлайдер за 17 млрд долларов поможет обнаружить 95% недостающей Вселенной, но не все этому рады. Организация ЦЕРН заявила, что анализ не выявил никаких технических препятствий для строительства крупнейшего в мире ускорителя частиц, но этот проект подвергся критике.