Физика

Космические лучи помогли измерить напряжение в центре грозы

Rick Stevens/Reuters

Ученые использовали данные об изменении потока мюонов во время гроз для определения физических свойств во время бури. В одном из случаев удалось зафиксировать напряжение в 1,3 миллиарда вольт, что в 10 раз превышает предыдущие рекордные показатели, полученные при помощи экспериментов на воздушных шарах. Результаты приняты к публикации в журнале Physical Review Letters.

С земной атмосферой постоянно взаимодействуют потоки частиц из космоса. Их источниками может быть Солнце или более далекие космические объекты. Эти потоки называются космическими лучами. Они состоят из частиц разных сортов и энергий. В частности, среди них много мюонов, которые практически по всем параметрам соответствуют электронам, но в 207 раз тяжелее. Для регистрации космических лучей и порождаемых ими процессов на Земле установлено множество специальных телескопов.

В рамках новой работы физики использовали телескоп GRAPES-3, расположенный в индийском городе Ути, для изучения грозовых облаков при помощи мюонов. Прибор регистрирует около 2,5 миллионов частиц в минуту. Во время гроз частота падает, так как электрический потенциал внутри грозовых облаков замедляет эти заряженные частицы и не дает мюонам с наименьшей энергией достигнуть детектора. Авторы построили математическую модель, которая высчитывала потенциал, необходимый для наблюдаемого уменьшения потока частиц. Наиболее мощной оказалась гроза 1 декабря 2014 года, напряжение во время которой достигало 1,3 миллиардов вольт, а суммарная мощность составила около 2 гигаватт.

Результаты потенциально важны, но необходимы независимые подтверждения от других научных групп. В целом авторы называют мюоны идеальными зондами для гроз, так как самолеты или воздушные шары определяют параметры лишь в небольшой области, в то время как частицы постоянно пронизывают все облака. Если столь высокие значения напряжения будут подтверждены, то это потенциально дает возможность объяснить, откуда над грозовыми облаками возникают вспышки гамма-излучения, которые пока остаются не до конца понятым явлением.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.