Sciencemag.cz
Doporučujeme
V 90. letech 20. století zjistily družice NASA (vypuštěné za účelem pozorování vysokoenergetických částic pocházejících ze supernov a dalších „kosmických“ objektů) nečekanou věc: že záblesky vysokoenergetického gama záření mají původ také přímo na Zemi.
Celkem rychle se ukázalo, že jejich původcem mohou být bouřky, ale podrobnosti (jak často k tomuto jevu dochází apod.), zůstávaly záhadou. Družice nebyly konstruovány tak, aby detekovaly záření přicházející ze Země. Musely se nacházet na správném místě ve správný čas, detekce byly nahodilé.
Nyní se vědcům přeletět nad bouřkami modernizovaným špionážním letadlem U2 (ER2) v majetku NASA, a pořádně se na ně podívat. Stroj navíc létá dvakrát výše než komerční letadla, asi 5 km nad většinou bouřek.
Ve dvou nových článcích publikovaných v Nature autoři výzkumu uvádějí, že gama záření vznikající v bouřkách je mnohem běžnější, než si kdokoli myslel; dynamika, která toto záření vytváří, je navíc složitá a příliš jí nerozumíme.
V podstatě všechny velké bouřky generují gama záření v mnoha různých formách, shrnuje průvodní tisková zpráva.
Obecná fyzika toho, jak bouřky vytvářejí vysokoenergetické záblesky gama záření, není žádnou záhadou. V bouřkách vznikají elektricky nabité části a obrovské gradienty elektrického pole. Když se jiné nabité částice – například elektrony – ocitnou v tak silném poli, urychlí se. Pokud se urychlí dostatečně hodně a náhodou narazí na molekulu vzduchu, vyrazí další vysokoenergetické elektrony. Tento proces probíhá kaskádovitě, dokud srážky nemají dostatek energie na spuštění jaderných reakcí, při nichž vznikají extrémně silné výtrysky záření (gama i jiných forem) nebo antihmoty.
Tím však příběh o gama záření při bouřce nekončí. Letadla letící v blízkosti bouřek také zaznamenala slabé gama záření vycházející z mraků. Zdá se, že v tomto případě mají bouře mají dostatek energie na to, aby vyvolaly nízkoúrovňové, „doutnání“ záření gama , ale něco jim brání vytvořit explozivní výbuch. Navíc několik experimentů nad USA nezjistilo při bouřkách pro změnu záření gama vůbec žádné.
Nyní provedl stroj ER-2 deset letů nad velkými bouřkami v tropech jižně od Floridy a devět z nich přineslo pozorování gama záření, které bylo navíc dynamičtější, než se očekávalo.
Vzhledem k velikosti typické bouřky v tropech, která je mnohem větší než bouřky v jiných zeměpisných šířkách, to naznačuje, že více než polovina všech bouřek v tropech je radioaktivní.
Stejně tak vědce nadchly četné příklady krátkodobých a intenzivních záblesků gama záření, které pocházely ze stejných bouřek. Některé z nich se přesně podobaly těm, které původně zaznamenaly družice NASA. Ty se téměř vždy vyskytovaly ve spojení s aktivním bleskovým výbojem.
Byly však zaznamenány také nejméně dva další typy krátkých záblesků gama záření, dosud zcela neznámé. Jeden typ trvá velmi krátce, méně než tisícinu sekundy, zatímco druhý je sekvencí asi 10 jednotlivých záblesků, které se opakují v průběhu asi desetiny sekundy.
Tyto dvě nové formy gama záření považují autoři výzkumu za nejzajímavější. Nezdá se, že by byly spojeny s vývojem blesků.
A nakonec: Množství produkovaného záření by bylo nebezpečné pouze v případě, že by se člověk/letadlo nacházely v těsné blízkosti zdroje. „Radiace by byla tím nejmenším problémem, kdybyste se tam ocitli. Letadla se létání v aktivních bouřkových jádrech vyhýbají kvůli extrémním turbulencím,“ uvádí spoluautor studie Steve Cummer z Duke University. Kvůli nově získaným výsledků nemá z létání o nic větší strach než dosud.
Nikolai Østgaard, Flickering gamma-ray flashes, the missing link between gamma glows and TGFs, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07893-0. www.nature.com/articles/s41586-024-07893-0
Highly dynamic gamma-ray emissions are common in tropical thunderclouds, Nature (2024), DOI: 10.1038/s41586-024-07936-6. www.nature.com/articles/s41586-024-07936-6
Zdroj: Duke University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
