Grmljavinske oluje stvaraju više od vidljivih munja. Bliže tlu, atmosfera postaje nabijena električnim poljima koja ubrzavaju čestice, uzrokujući da atomi svijetle gama-zrakama. Znanstvenici iz Armenije pomno su proučili taj fascinantan i misteriozan atmosferski fenomen.
U Nacionalnom znanstvenom laboratoriju Alikhanyan, koji se nalazi na planini Aragats, fizičar Ashot Chilingarian i njegov tim usredotočili su svoje istraživanje fenomena povećanja površinskog zračenja tijekom grmljavinskih oluja (TGE). Ti snažni elektromagnetski udari, iako često zanemareni, mogli bi biti ključni za razumijevanje kako zemaljskih grmljavinskih oluja, tako i kozmičkih zraka iz svemira.
Nitko dosad to nije pratio
Svaki dan dogodi se 40.000 grmljavinskih oluja. Brojne mreže detektiraju atmosferska pražnjenja i sateliti s preciznim optičkim instrumentima prate bljeskove munja. Ipak, kada smo započeli istraživanje TGE-a, nitko nije pratio ogroman tok megaelektronvoltnih (MeV) elektrona koji bombardiraju naš planet i svemir iznad njega, rekao je Chilingarian za ScienceAlert.
Chilingarianov tim je prije deset godina razvio mrežu detektora čestica SEVAN za praćenje TGE-a u istočnoj Europi, Njemačkoj i Armeniji.
Elektronski akceleratori s energijama od desetaka MeV pokrivaju ogromne prostore u atmosferi i mnoge četvorne kilometre na površini Zemlje, istaknuo je armenski fizičar.
Grmljavinske oluje stvaraju električna polja koja ubrzavaju elektrone brzinom gotovo gotovo jednakom brzini svjetlosti, proizvodeći takozvane relativističke lavine odbjeglih elektrona. Atomske jezgre odbijaju te elektrone, oslobađajući gama-zrake—poznate i kao kočno zračenje (zračenje koje daje nabijena čestica zbog svoje akceleracije uzrokovane električnim poljem druge nabijene čestice).
Prikupljeni detaljni podaci
Godine 2023. Chilingarian i njegov tim prikupili su detaljne podatke diljem Europe o grmljavinskim olujama, posebno tijekom 56 intenzivnih TGE događaja. Njihovo istraživanje, koje će biti objavljeno u časopisu Physical Review D i koje se trenutno nalazi na repozitoriju arXiv, otkrilo je iznenađujuće nalaze, kao što su jača električna polja bliže tlu nego što se ranije očekivalo - na visinama do 50 metara.
To otkriće je bilo zapanjujuće za meteorologe, koji nisu vjerovali dok nismo predstavili iscrpan dokaz, istaknuo je Chilingarian.
Jedan TGE događaj u svibnju ove godine, zabilježen na planini Lomnicki štít u Slovačkoj, pokazao je protok čestica sto puta veći od normalne razine.
Mi mjerimo stabilan tok elektrona na Zemljinoj površini, pokrivajući sto tisuća kvadratnih metara, objasnio je Chilingarian, primijetivši dosljednost toka unatoč promjenama u strukturi naboja grmljavinskog oblaka.
Novi, vrijedi uvidi
Istraživanje također baca svjetlo na to kako TGE mogu ponuditi puteve za udare munje i njihovu potencijalnu ulogu u geofizici. Tim je svoju TGE bazu podataka učinio otvorenim za daljnju znanstvenu analizu.
Osim oluja s grmljavinom, Chilingarianov tim također je proučavao solarne događaje, detektirajući čestice iz solarnih baklji i nasilnih kozmičkih eksplozija.
Sinergija atmosferskih, svemirskih i solarnih akceleratora važna je za razumijevanje prirode, zaključio je armenski fizičar.
