Физики раскрыли тайну гроз с помощью телескопа GRAPES-3
Группа физиков из Института фундаментальных исследований имени Тата в Индии провела исследование, которое проливает свет на необычные наблюдения телескопа GRAPES-3, фиксирующего значительно больше гроз на востоке. Согласно опубликованным данным в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, магнитное поле Земли искажает поток космических мюонов, которые учёные используют для «просвечивания» облаков.
Космические лучи представляют собой потоки частиц, исходящих из космоса. При столкновении с атмосферой они порождают мюоны — нестабильные заряженные частицы, которые, тем не менее, успевают достичь поверхности Земли и легко проходят сквозь облака. Когда мюоны проходят через грозу, они взаимодействуют с её электрическим полем: положительные мюоны замедляются, а отрицательные — ускоряются. Поскольку из космоса прилетает больше положительных частиц, общий поток меняется, что позволяет учёным вычислять напряжение внутри облаков. Ранее исследовательская команда зарегистрировала напряжение в 1,3 гигавольта внутри облаков, что в десять раз превышает предыдущие прямые измерения. Однако данные за девять лет показали аномалию: 81,5% гроз было зафиксировано на востоке, в то время как лишь 13,7% — на западе.
«Мюоны — идеальный инструмент для подобных исследований, они ведут себя как электрический ток, текущий через атмосферу», — объяснил физик Сунил Гупта.
Разгадка данной аномалии кроется в так называемом «восточно-западном эффекте», известном уже почти сто лет. Магнитное поле Земли отклоняет заряженные частицы, в результате чего низкоэнергетические лучи, приходящие с востока, отсеиваются более эффективно, чем их западные аналоги. Моделирование показало, что соотношение частиц меняется: на востоке на одну отрицательную частицу приходится 1,37 положительных, тогда как на западе — всего 1,14. Чем больше этот дисбаланс, тем заметнее гроза влияет на поток мюонов. Таким образом, аппаратура оказалась более чувствительной к восточным грозам, несмотря на то, что сами грозы распределяются равномерно.
Теперь учёные имеют возможность более точно калибровать данные и безопасно исследовать электрические явления тропических бурь. Прямые измерения напряжения внутри облаков традиционными методами требуют отправки метеозондов или самолётов прямо в эпицентр бури. Применение космических частиц открывает безопасный способ непрерывного мониторинга прямо с поверхности Земли, что значительно углубляет наше понимание формирования колоссальной энергии атмосферных разрядов.
