Взорвавшиеся звезды помогут ученым понять грозовые облака на Земле

Как возникает молния в грозовом облаке? На этот вопрос ответить не так уж и просто, потому что измерение электрического поля внутри крупного, заряженного до опасных напряжений облака — отнюдь не простая задача. Однако ученые — в той или иной степени, благодаря стечению обстоятельств — нашли любопытную «лазейку»: оказалось, что космические лучи дают удобный способ измерения электрических полей внутри грозовых облаков. Измерения проводились при помощи радиотелескопа LOFAR, находящегося в Нидерландах.

«Раньше мы отбрасывали измерения, сделанные телескопом LOFAR в грозу. Нет, мы не выбрасывали эти данные в буквальном смысле, но мы их не анализировали. Там было слишком много помех», — сказал астроном Пим Шелларт, получивший в этом году ученую степень доктора философии в Университете Неймегена, Нидерланды. Сферой научных интересов Шелларта являются космические лучи — высокоэнергетические частицы, идущие к Земле от взорвавшихся звезд и других космических источников и непрерывно бомбардирующие поверхность нашей планеты.

В верхних слоях атмосферы эти частицы врезаются в молекулы атмосферы и создают потоки элементарных частиц. Энергия этих потоков может быть определена косвенным методом по излучению в радиодиапазоне, возникающему при отклонении этих частиц магнитным полем нашей планеты. Такие измерения проводились обсерваторией LOFAR института ASTRON в Двингело, Нидерланды, на регулярной основе, однако в грозу такие измерения, как правило, не проводились.

Однако в новом исследовании ученые из университета Гронингена и специалист по молнии из Центра математики и информатики, обе научных организации Нидерланды, показали, что измерения излучения в радиодиапазоне, идущего от врезающихся в атмосферу нашей планеты частиц космических лучей, дают ценную информацию о напряженности электрических полей, возникающих во время грозы в грозовых облаках. Согласно заявлению исследователей, этот новый метод позволяет определять напряженность электрического поля даже на конкретной высоте в конкретном грозовом облаке. Измерения, проведенные исследователями при помощи предложенного ими метода, показали, что напряженность электрического поля в грозовом облаке может достигать 50 кВ на метр, а значит, между точками, расположенными на расстоянии в несколько километров друг от друга напряжение будет исчисляться сотнями миллионов вольт.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.