Гръмотевична буря над Индия произведе електрически потенциал от 1,3 милиарда волта или 1.3 гигаволта - 10 пъти по-висок от предишния рекорд за напрежение.
Откритието може да помогне да се обясни как се генерират високоенергийните гама лъчи по време на бури.
За да оценят електрическия потенциал на бурята, учените измерват под бурята намаляването на броя на мюоните - елементарни частици, които падат в атмосферата. Те се произвеждат, когато космическите лъчи се сблъскат с горната атмосфера.
Учени от Индия и Япония описват рекордната буря в списание Physical Review Letters.
Потенциалът на гръмотевичния облак може да намали енергията на заредените частици и да намали вероятността те да бъдат открити под бурята. Новото измерване показва, че са възможни гръмотевични бури с потенциали от няколко милиарда волта, които са достатъчно мощни, за да обяснят загадъчните вълни на високоенергийни гама лъчи, наблюдавани понякога по време на гръмотевични бури, разказва изданието Physics.
Данните, събрани от самолети и метеорологични балони, помагат на учените да проучат електрическите структури в гръмотевичните бури.
Тези тестове показват, че електрическият потенциал надвишава десетки милиони волта, с най-голяма стойност, 130 мегаволта, наблюдавани по време на планинска буря в Ню Мексико през 90-те години на миналия век. Самолетите и балоните обаче могат да изследват само малката област на бурята, през която летят и не могат да измерят електрическия потенциал в целия облак.
Методът, разработен от Сунил Гупта (Sunil Gupta) от Института за фундаментални изследвания „Тата“ в Мумбай, Индия, се основава на проучването на ефекта на гръмотевичните бури върху откритите частици от мюонен телескоп в Южна Индия, наречен Gamma Ray Astronomy at PeV EnergieS Phase-3 (GRAPES-3).
Телескопът открива мюони, частици от типа на електроните, но по-тежки, генерирани в атмосферата от високоенергийните частици от космическото пространство, наречени космически лъчи. Обикновено улавя 2,5 милиона мюони всяка минута, но по време на гръмотевични бури, показва бързи промени в количеството мюони, които получава. Изследователите на GRAPES-3 добавят към експеримента проследяване на електрическото поле и измислят начин да превърнат тези флуктуации на мюоните в измервания на напрежението на преминаващите бури, съобщава Gizmodo.
„Осъзнахме, че GRAPES-3 е идеален инструмент за измерване на потенциалите на гръмотевични бури, по-специално на най-големите бури”, заяви Гупта.
С помощта на мюонния телескоп и своя нов количествен метод между 2011 и 2014 г. учените измерват електрическия потенциал на 184 гръмотевични бури. Този телескоп е в състояние да измери промените в потока мюони с точност от 0,1% и да разграничи 169 различни посоки в небето, осигурявайки цялостна картина на електрическата структура на облаците.
"Тази техника, базирана на мюоните, осигурява уникален, макар и косвен начин за изследване на електрическите полета в най-големите ускорители на естествени частици на Земята - мълниите и гръмотевичните бури", коментира Майкъл Чери (Michael Cherry) от Университета на Луизиана пред UPI.
Бурята на 1 декември 2014 г. доведе до сравнително огромно 2-процентно намаляване на количеството мюони, измерено от телескопа. Според метода на учените, публикуван в Physical Review Letters, това би било еквивалентно на електрически потенциал от 1,3 милиарда волта. Това не се отнася за единична мълния, а по-скоро за силата на електрическото поле, създадено от положително заредените водни молекули, пренесени от конвекцията към върха на облака и същевременно падащите надолу отрицателно заредените ледени частици. За сравнение, повечето гръмоотводи имат 100 милиона волта електрически потенциал между своите краища. Линиите на метрото имат и по-малко от 1000 волта.
Това измерване на напрежението е 10 пъти по-високо от предишната най-силна наблюдавана буря на Земята. Бурите с тези силни страни може да са зад някои от другите високоенергийни явления, които сме обхванали, като земните гама-лъчи.
Това изследване "предоставя първите директни доказателства за генерирането на гигаволтови потенциали в облаците, които биха могли да обяснят и производството на най-енергийните (100 MeV) гама лъчи на земята", пишат авторите.
При условие, че моделът е точен, това ще бъде най-голямото напрежение, измерено някога в облак. И ако е имало хора под него, трудно би могло да се нарекат късметлии.
