Ученые впервые зафиксировали гамма-вспышку при рождении молнии

Когда молния ударила в телевизионную антенну в Японии, она вызвала всплеск гамма-излучения — и это стало первым случаем, когда земные гамма-вспышки удалось точно привязать к конкретному разряду. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Гамма-излучение — самое высокоэнергетическое среди известных типов электромагнитного излучения. Оно обычно связано с ядерными реакциями или космическими событиями, но оказывается, что и грозы на Земле способны его порождать. Долгое время ученые подозревали, что молнии могут быть источником таких всплесков, но подтвердить это наблюдениями не удавалось — до сих пор.

Группа японских исследователей во главе с физиком атмосферы Юки Вадой из Университета Осаки наблюдала за грозами на западном побережье Японии с помощью целой сети датчиков: гамма-детекторов, радиоприемников и видеокамер. Их интересовал район с двумя телебашнями рядом с Канадзавой.

«Несмотря на свою высокую энергию, гамма-лучи быстро поглощаются атмосферой, особенно на малых высотах. Это делает их обнаружение очень трудным», — объясняет Вада.

Но в этот раз все совпало. Ученые зафиксировали момент, когда нисходящий и восходящий лидеры молнии — это ионизированные каналы, формирующиеся перед ударом — сближались на высоте около 800–900 метров. В этот момент электрическое поле между ними достигло экстремальных значений, что и вызвало короткий, но мощный всплеск гамма-излучения.

Интересно, что всплеск начался за 31 микросекунду до того, как молния завершила свой путь. Он длился как минимум 90 миллисекунд — достаточно долго для гамма-вспышки земного происхождения.

Как объясняют учены, это наблюдение важно не только для понимания природы молний, но и для более широких исследований атмосферных процессов и радиационных рисков. До этого момента подобные всплески фиксировались спутниками, но связать их с конкретным грозовым событием было невозможно. Теперь, впервые, это удалось сделать при помощи наземных средств.