Niedawne odkrycia wskazują, że emisje promieniowania gamma powstające podczas burz są znacznie bardziej złożone i dynamiczne, niż wcześniej sądzono, dzięki obserwacjom nowych zjawisk, takich jak migoczące błyski promieniowania gamma (FGF).
Te rozbłyski, w połączeniu z dogłębnymi badaniami emisji tropikalnych chmur burzowych, sugerują, że nasza wiedza na temat elektryczności atmosferycznej ewoluuje. Potwierdzają to szeroko zakrojone prace terenowe przeprowadzone w ramach kampanii ALOFT, w ramach której zebrano bezprecedensowe dane dotyczące Zatoki Meksykańskiej i okolic.
Emisje promieniowania gamma podczas burzy z piorunami
W niedawnym numerze Naturabadacze przedstawili przełomowe odkrycia dotyczące emisji promieniowania gamma podczas burz. Wyniki te pokazują, że emisje promieniowania gamma z chmur burzowych są znacznie bardziej złożone, zróżnicowane i dynamiczne, niż wcześniej sądzono. Uzyskanie wglądu w te zjawiska jest kluczem do odkrycia tajemnic błyskawic.
Odkrycie migoczących błysków promieniowania gamma
Badanie zatytułowane „Migoczące błyski promieni gamma, brakujące ogniwo między poświatą gamma a TGF” przedstawia unikalne obserwacje nowego zjawiska znanego jako migoczące błyski promieni gamma (FGF).
Historycznie rzecz biorąc, podczas burz rozpoznawano tylko dwa rodzaje zjawisk twardego promieniowania: ziemskie błyski gamma (TGF) i poświatę gamma. Nowo zidentyfikowane FGF mają podobieństwa do znanych zjawisk, ale wykazują także unikalne cechy, które je wyróżniają. Warto zauważyć, że FGF to impulsy promieniowania gamma, które występują bez żadnych powiązanych sygnałów optycznych lub radiowych.
Znaleziono brakujące ogniwo?
„Uważamy, że FGF mogą być brakującym ogniwem między TGF a świeceniem promieniowania gamma, którego brak od dwudziestu lat stanowi zagadkę dla społeczności zajmującej się elektryką atmosferyczną” – mówi główny autor i profesor Nikolai Østgaard z Uniwersytetu w Bergen.
Dynamiczne emisje promieni gamma w tropikalnych chmurach burzowych
W innym badaniu zaprezentowanym w tym wydaniu NaturaMarisaldi i in. [2024] skoncentruj się na zjawisku wspomnianym powyżej i znanym jako świecenie promieniami gamma. Artykuł zatytułowany „Wysoko dynamiczne emisje promieniowania gamma są powszechne w tropikalnych chmurach burzowych” pokazuje, że wbrew temu, co do tej pory sądzono, tropikalne chmury burzowe nad oceanami i regionami przybrzeżnymi zwykle emitują promienie gamma przez wiele godzin na obszarach o powierzchni do kilku tysięcy kwadratowych kilometrów.
Nowe zrozumienie świecenia promieni gamma
„Dynamika świecących promieniami gamma chmur burzowych jaskrawo zaprzecza dotychczasowemu quasi-stacjonarnemu obrazowi poświaty i przypomina dynamikę ogromnego wrzącego garnka świecącego promieniami gamma, zarówno pod względem wzoru, jak i zachowania” – mówi profesor Martino Marisaldi z Uniwersytetu w Bergen.
Kampania ALOFT
Przełomowe wyniki zaprezentowane w tych dwóch badaniach opierają się na obserwacjach z kampanii ALOFT (Airborne Lightning Observatory for FEGS i TGF).
ALOFT, współpraca pomiędzy NASA i Uniwersytetu w Bergen, obejmował lot samolotem NASA ER-2 z bazy sił powietrznych MacDill na Florydzie podczas tropikalnych burz wokół Zatoki Meksykańskiej, Ameryki Środkowej i Karaibów latem 2023 r. Ładunek obejmował detektory piorunów, scyntylatory promieniowania gamma oraz połączenie pasywnych i/lub aktywnych czujników mikrofalowych. W sumie przeprowadzono 10 lotów ponad chmurami burzowymi w okolicach Meksyku, Salwadoru, Nikaragui i Florydy.
Kampania ALOFT została sfinansowana przez Norweską Radę ds. Badań Naukowych i prowadzona przez profesora Nikolai Østgaarda i profesora Martino Marisaldiego z Uniwersytetu w Bergen, Timothy’ego Langa (Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla, NASA) i Franzeski Becker (Zarządzanie misją ER-2).
Oprzyrządowanie na pokładzie ER-2 podczas kampanii ALOFT obejmowało:
- Detektory promieniowania gamma UIB-BGO (PI: Nikolai Østgaard, UiB) i iStorm (PI: Eric Grove, NRL)
- Instrument optyczny o nazwie FEGS (PI: Mason Quick, Marshall Space Flight Center, NASA)
- Dwa czujniki pola elektrycznego znane jako EFCM (PI: Hugh Christian, University of Alabama, Huntsville) i LIP (PI: Christopher Schultz, Marshall Space Flight Center, NASA)
- Cztery instrumenty do charakteryzacji chmur: AMPR (PI: Timothy Lang, Marshall Flight Center, NASA), CRS i EXRAD (PI: Gerry Heymsfield, Goddard Space Flight Center, NASA) i CoSSIR (PI: Rachael Kroodsma, Goddard Space Flight Center, NASA) )
Kampanię lotniczą koordynowano z naziemnymi obserwacjami radiowymi prowadzonymi przez dużą sieć współpracowników.
Więcej informacji na temat tego badania:
Referencje:
„Migające błyski promieniowania gamma, brakujące ogniwo między świeceniem gamma a TGF” N. Østgaard, A. Mezentsev, M. Marisaldi, JE Grove, M. Quick, H. Christian, S. Cummer, M. Pazos, Y. Pu, M. Stanley, D. Sarria, T. Lang, C. Schultz, R. Blakeslee, I. Adams, R. Kroodsma, G. Heymsfield, N. Lehtinen, K. Ullaland, S. Yang, B. Hasan Qureshi , J. Søndergaard, B. Husa, D. Walker, D. Shy, M. Bateman, P. Bitzer, M. Fullekrug, M. Cohen, J. Montanya, C. Younes, O. van der Velde, P. Krehbiel , JA Roncancio, JA Lopez, M. Urbani, A. Santos i D. Mach, 2 października 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07893-0
„Wysoce dynamiczne emisje promieniowania gamma są powszechne w tropikalnych chmurach burzowych” M. Marisaldi, N. Østgaard, A. Mezentsev, T. Lang, JE Grove, D. Shy, GM Heymsfield, P. Krehbiel, RJ Thomas, M. Stanley , D. Sarria, C. Schultz, R. Blakeslee, MG Quick, H. Christian, I. Adams, R. Kroodsma, N. Lehtinen, K. Ullaland, S. Yang, B. Hasan Qureshi, J. Søndergaard, B Husa, D. Walker, M. Bateman, D. Mach, S. Cummer, M. Pazos, Y. Pu, P. Bitzer, M. Fullekrug, M. Cohen, J. Montanya, C. Younes, O. van der Velde, JA Roncancio, JA Lopez, M. Urbani i A. Santos, 2 października 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07936-6
