И хотя изучать ее сложно, ученые в последние годы сильно продвинулись в понимании этого феномена.

Исследователи из Университета Осаки впервые зафиксировали мощную вспышку гамма-излучения (TGF), совпавшую с разрядом молнии. Результаты работы опубликованы в Science Advances.

Наблюдать за вспышками гамма-излучений в молниях — значит заглянуть в процессы, происходящие в атмосфере Земли на экстремальных энергиях, — говорит Юуки Вада, ведущий автор исследования.

Ученые давно предполагали, что TGF возникают из-за ускорения электронов во время разряда. Но явление длится всего десятки микросекунд, и подтвердить гипотезу было почти невозможно.

В этот раз помогли современные датчики, установленные в Канадзаве (префектура Исикава).

Они фиксировали:

• оптические сигналы,
• радиоволны,
• гамма-излучение.

Молния ударила в передающую вышку, и в тот же момент зафиксировали TGF. Оказалось, вспышка произошла перед тем, как два разряда — нисходящий из тучи и восходящий от вышки — встретились. В точке столкновения электрическое поле разогнало электроны почти до скорости света.

Первый гамма-фотон появился за 31 микросекунду до удара, а вся вспышка длилась 20 микросекунд. Разряд достиг силы −56 кА.

Наши наблюдения — прорыв. Хотя загадки остаются, мы стали ближе к разгадке природы этих вспышек, — отмечает Харуфуми Тсучия, соавтор работы.

Это не просто красивая физика. Данные помогут защитить здания и инфраструктуру от мощных атмосферных явлений.

Польза исследования

• Безопасность: понимание вспышек гамма-излучения улучшит грозозащиту ЛЭП, аэропортов, высотных зданий.
• Физика плазмы: механизмы ускорения частиц в атмосфере похожи на те, что работают в космосе.
• Климат: TGF могут влиять на химию атмосферы, и это нужно учитывать в моделях.

Но остается вопрос: насколько типична описанная ситуация? Молнии разнообразны, и вспышки гамма-излучения фиксируют редко. Возможно, это частный случай, а не универсальный механизм.

Ранее ученые выяснили, почему перед землетрясениями бывают молнии.