|
При ударе молнии могут высвобождаться электроны-убийцы
|
|
|
|
Ученые из Университета Колорадо в Боулдере определили, что при ударе молнии в атмосферу Земли могут высвобождаться высокоэнергетические "электроны-убийцы", которые потенциально смертельны для человека. Иногда называемые "горячими электронами", эти мощные частицы не только представляют опасность для астронавтов, но и могут проходить сквозь металл и повреждать электронные компоненты в глубине орбитальных спутников.
|
|
|
|
Недавно в отчете сообщалось о работе группы ученых, которые установили, что грозы регулярно генерируют гамма-лучи и даже некоторое количество антивещества. Однако те же ученые заявили, что, в отличие от этих потенциально смертоносных электронов-убийц, уровень воздействия гамма-излучения на человека, летящего во время грозы, минимален и представляет значительно меньший риск, чем турбулентность или ветер.
|
|
|
|
“Эти частицы - самые страшные, или то, что некоторые люди называют ”электронами-убийцами"", - объяснил ведущий автор исследования Макс Файнланд, который весной 2024 года получил степень бакалавра в области аэрокосмической инженерии в Калифорнийском университете в Боулдере. “Они могут проникать сквозь металл на спутниках, поражать печатные платы и могут быть канцерогенными, если попадут в человека в космосе”.
|
|
|
|
|
|
|
Электроны-убийцы могут исходить из радиационных поясов Земли
|
|
|
|
В своем опубликованном исследовании ученые из Калифорнийского университета в Боулдере отмечают, что происхождение электронов-убийц, высвобождаемых при ударах молний, неизвестно. Тем не менее, они считают, что наиболее вероятными виновниками являются два радиационных пояса, которые окружают Землю “подобно внутренней трубе”.
|
|
|
|
Хотя два пояса, состоящие из различных высокоэнергетических частиц, со временем перемещаются, команда утверждает, что “внутренний пояс”, который находится ближе всего к Земле, может опускаться на высоту до шестисот миль над поверхностью планеты. Второй, “внешний пояс”, расположен примерно в 12 000 метрах над Землей. Вместе эти радиационные пояса служат защитным барьером между земными формами жизни и суровой радиоактивной средой космоса, поглощая большую часть частиц высокой энергии, выбрасываемых Солнцем.
|
|
|
|
По словам Лорен Блюм, соавтора статьи и доцента Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) в Калифорнийском университете в Боулдере, ученые уже знали, что частицы высокой энергии, подобные этим электронам-убийцам, могут иногда просачиваться из отдаленного внешнего пояса и направляться к Земле. Однако они не знали, могут ли эти идентичные частицы высвобождаться из внутреннего пояса и каким образом они могут нанести ущерб орбитальной электронике или космическим путешественникам.
|
|
|
|
“Обычно считается, что внутренний пояс довольно скучный”, - сказал Блюм. “Он стабилен. Это всегда здесь”.
|
|
Спутник НАСА выявил вероятную роль освещения в дожде из частиц высокой энергии
|
|
|
|
Возможно, это удивительно, но Блюм говорит, что открытие командой роли освещения в высвобождении этих электронов-убийц произошло “почти” случайно, когда Фейнланд просматривал данные, собранные спутником Solar, Anomalous, and Magnetosphere Particle Explorer (SAMPEX). Среди данных, собранных SAMPEX, компанией NASA, которая уже была выведена из эксплуатации, были данные о том, что Файнланд описал как “скопления” этих высокоэнергетических электронов, проносящихся через внутренний радиационный пояс.
|
|
|
|
“Я показал Лорен некоторые из своих наблюдений, и она сказала: ”Это не то место, где они должны быть", - вспоминает Файнланд. “В некоторых источниках утверждается, что во внутреннем поясе вообще нет электронов с высокой энергией”.
|
|
|
|
Вернувшись к исходным данным, Файнланд и его команда выявили 45 отчетливых всплесков высокоэнергетических электронов-убийц, зафиксированных SAMPEX в период с 1996 по 2006 год. Когда эти события были сопоставлены с зарегистрированными ударами молнии в Северной Америке, оказалось, что некоторые из них произошли менее чем через секунду после зарегистрированного удара молнии.
|
|
Исследователи подозревают, что удары молний запускают электронный "пинбол" в космосе
|
|
|
|
В заключении исследования команда утверждает, что удары молний на земле могут запускать игру в электронный “пинбол” в радиационных поясах.
|
|
|
|
Например, после удара молнии радиоволны отражаются от Земли и попадают во внутренний радиационный пояс. Это приводит к тому, что некоторые горячие электроны, захваченные во внутреннем поясе, начинают вращаться, как металлический шарик в автомате для игры в пинбол. Эти частицы движутся так быстро, что пролетают между северным и южным полушариями планеты примерно за 0,2 секунды.
|
|
|
|
“У вас есть большой сгусток электронов, который отскакивает, а затем возвращается и снова отскакивает”, - сказал Блюм. “Вы увидите этот первоначальный сигнал, и он распадется”.
|
|
|
|
Команда считает, что распад представляет собой поток электронов-убийц, обрушивающийся на атмосферу Земли. Если они верны, это означает, что взаимодействие между радиоволнами и высокоэнергетическими частицами на скорости света приводит к обнаружению высокоэнергетических электронов-убийц в данных SAMPEX.
|
|
|
|
Блюм говорит, что потребуются дополнительные исследования, чтобы определить, почему это происходит после одних ударов молнии, но не после других. Однако она подозревает, что может существовать корреляция между периодами высокой солнечной активности, которые эффективно “снабжают” источники излучения избытком электронов-убийц, и ударами молнии, которые выбрасывают их в атмосферу Земли.
|
|
|
|
Теоретически, способность предсказывать подобные события могла бы обеспечить дополнительный уровень защиты астронавтов от электронов-убийц и операторов спутников, стремящихся защитить свои космические активы. Но какой бы ни была причина, исследователи говорят, что их исследование показывает, что между погодой на Земле и в космосе почти наверняка существует связь, которую необходимо учитывать при будущих полетах с экипажем или без экипажа.
|
|
|
|
“Космическая погода действительно управляется как сверху, так и снизу”, - сказал Блюм.
|
|
|
|
Исследование “Осаждение релятивистских электронов, вызванное молнией, из внутреннего радиационного пояса” было опубликовано в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
Источник
|
