Японские физики научились предсказывать удары молний Вчера, 20:00 1141 Молния в городе Кулиакан, штат Синалоа, Мексика. 18 августа 2018 года

Вспышки молний предваряют почти незаметные всплески гамма-излучения, наблюдения за которыми позволяют достаточно точно предсказать следующий удар электричества. К такому выводу пришли японские ученые, опубликовавшие результаты своих наблюдений в журнале Communications Physics.

"Наше открытие – огромный шаг вперед в изучении молний. Пока сложно сказать, но если данные будут достаточно качественными после удвоения числа детекторов, мы сможем предсказывать молнии за 10 минут до того, как они возникнут, и локализовать место удара с точностью до двух километров", — заявил Юки Вада (Yuuki Wada) из Киотского университета (Япония).

Природа молний была разгадана еще в 1749 году американским естествоиспытателем Бенджаменом Франклином. Он обнаружил, экспериментируя с громоотводами и воздушными змеями, что молнии представляют собой электрические разряды между грозовыми облаками и поверхностью Земли.

До недавнего времени ученые полагали, что при накоплении отрицательных зарядов в облаке между ним и поверхностью возникает электрическое поле, и когда оно достигает определенной пороговой энергии, возникает "пробой" и происходит электрический разряд - молния.

В начале текущего десятилетия, благодаря исследованиям российских физиков, картина стала сложнее – оказалось, что в рождении молний замешаны космические лучи, выступающие в качестве "спускового крючка" для вспышек электричества.

Кроме того, данные со спутника "Чибис-М" указали, что молнии представляют многоуровневые структуры, так называемые фракталы, физические свойства и устройство микроячеек которых идентично всей молнии в целом.

Два года назад Вада и другие японские физики под руководством Теруаки Эното (Teruaki Enoto) открыли еще одно необычное свойство молний, наблюдая за вспышками гамма-излучения, возникающими при рождении молний в высоких слоях атмосферы.

Изучив их свойства, ученые заметили нечто необычное — пик этих всплесков приходился на ту часть спектра, которая обычно связывается с процессом аннигиляции антиматерии и никогда раньше не встречалась в природных процессах на Земле. Последующие наблюдения показали, что молнии порождают достаточно мощные вспышки рентгена и гамма-волн, способные "выбивать" нуклоны из атомов кислорода и азота и превращать их в нестабильные изотопы.

Позже ученые начали замечать, что с молниями был связан не один, а два разных типа гамма-излучения. Помимо относительно длинных вспышек, возникавших уже после разрядов электричества и порожденных "торможением" электронов, японские физики открыли более короткие всплески этих волн, природа которых оставалась для них загадкой.

Наблюдая за ними, ученые заметили нечто необычное – они рождались в тех же точках, где в тот же момент возникали разряды электричества. Некоторые короткие гамма-вспышки даже предшествовали появлению молний.

Когда японские исследователи проанализировали их природу, Эното, Вада и их коллеги пришли к неожиданному выводу – их источником служил каскад ядерных реакций, вызванных рождением кислорода-15 и азота-13. Это радикально изменило представления ученых о том, как рождаются молнии и эти изотопы.

Оказалось, что все происходит ровно наоборот. Сейчас физики предполагают, что не молнии порождают эти нестабильные элементы, а их формирование под действием коротких всплесков гамма-излучения запускает цепную реакцию, в ходе которой рождаются разряды электричества и связанные с ними "длинные" вспышки гамма-излучения.

В ближайшее время японские исследователи планируют проверить эту теорию, значительно повысив число детекторов гамма-излучения и улучшив их чувствительность и мощность. Это позволит им точнее локализовать источники коротких вспышек, понять, что их порождает и проверить, действительно ли они замешаны в формировании молний.

Если эта теория подтвердится, то это открытие, как отметил Вада, будет важным не только для физиков, но и археологов и палеонтологов. Дело в том, что раньше исследователи считали, что тяжелый углерод-14, главные ископаемые "часы", формируется в атмосфере Земли с постоянной скоростью под действием космических лучей.

Если он возникает и во время разрядов молний, это может сильно исказить датировки ископаемых артефактов, что следует учитывать при проведении раскопок и сравнении различных окаменелостей, заключает исследователь.