Тёмные молнии могут сопутствовать светлым

Исследователи из Норвегии под руководством Николаи Ёстгаарда (Nikolai Østgaard) из Бергенского университета опубликовали работу, в которой связали тёмные молнии, порождающие атмосферные гамма-вспышки, с формированием обычной «светлой» молнии.

Напомним, что тёмная молния, открытая как явление в 1991 году, представляет собой поток быстрых электронов, двигающихся со скоростями, близкими к световым, что резко отличает их от обычных молний, электроны которых не столь стремительны. Сверхбыстрые электроны тёмных молний при столкновении с молекулами газов воздуха порождают гамма-лучи, которые рождают электроны и их античастицы, чья последующая аннигиляция с воздухом даёт ещё больше гамма-лучей.

Слева направо: начало формирования канала молнии, удар тёмной молнии (с гамма-лучами и радиосигналами), удар светлой молнии и дополнительные радиосигналы. (Иллюстрация Studio Gohde.)

Частота такого процесса — далеко не праздный вопрос, поскольку сейчас считается, что тёмные молнии случаются не чаще тысячи или нескольких тысяч раз в год. Гипотеза норвежцев означает, что, по сути, такие явления, сопровождающиеся далеко не нулевым гамма-излучением, могут иметь место буквально перед каждой серьёзной молнией — то есть намного чаще, чем считалось. Как полагают авторы исследования, тёмные молнии не отдельное от светлых молний явление, а промежуточная стадия формирования электрических разрядов в грозовых облаках. Потеряв часть энергии после столкновения с молекулами воздуха и породив тем самым гамма-лучи, электроны провоцируют мощный радиоимпульс, после которого в облаке образуется видимый электрический разряд, то есть обычная молния.

Анализируя данные наблюдения одного и того же участка атмосферы (в районе Венесуэлы) со спутников в гамма- и оптическом диапазоне, учёные зафиксировали совпадение моментов тёмной молнии с радиоимпульсом, зарегистрированным в тот же момент на значительном расстояния от самой грозы:

https://www.youtube.com/embed/nBI4tWGPs5c?feature=player_detailpage

По концепции, предложенной норвежцами, электрический разряд в канале молнии сначала страгивает каскад сверхбыстрых электронов, который ведёт к гамма-вспышке — тёмной молнии, а когда она заканчивается, электроны вызывают радиоимпульс в несколько сот миллисекунд, за которым следует уже молния на медленных электронах — та, которую мы видим в оптическом диапазоне.

Согласно новому алгоритму поиска, предложенному группой г-на Ёстгаарда, количество тёмных молний более чем вдвое превосходит ранее заявленное. Если же тёмная молния действительно представляет собой первую часть процесса появления молнии, то тогда она является совершенно обычным делом. Впрочем, подчеркивают учёные, чтобы окончательно в этом удостовериться, нужны дополнительные исследования.

Напомним, что пролёт через районы тёмной молнии в случае, если лайнер сталкивается с ней на высоте 5 000 м, может обеспечить пассажирам дозу гамма-излучения, равную десяти годам естественного фона. И если тёмные молнии действительно довольно часты, то авиации надо что-то с этим делать...

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Geophysical Research Letters.

Подготовлено по материалам Бергенского университета.