Показать меню
08 дек 13:27Политика

Физики смоделировали атмосферные гамма-вспышки

Физики смоделировали атмосферные гамма-вспышки

Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из ВШЭ и Института прикладной физики РАН теоретически исследовали лавинное распространение быстрых электронов в грозовых облаках и построили модели развития гамма-вспышек, порождаемых этими быстрыми электронами. Описание условий, при которых происходит развитие вспышки, с помощью нового подхода оказалось более реалистичным, чем предыдущие. Результаты работы опубликованы в журнале JGR: Atmospheres, кратко о нем рассказала пресс-служба МФТИ.

В 1994 году впервые были обнаружены вспышки гамма-излучения в атмосфере Земли. При последующем изучении этих явлений оказалось, что они связаны с ударами молний. Энергия вспышки может уходить как в космическое пространство, так и на поверхность планеты. Ученые считают, что внутри грозовых облаков часто образуются области сравнительно сильного электрического поля. Попадая в такие зоны, электроны ускоряются. В работах Александра Гуревича был введен термин «лавина убегающих электронов». Смысл этого понятия в том, что медленные электроны (с энергией меньше 300–500 кэВ) в атмосфере теряют энергию быстрее, чем получают ее от электрического поля. В то же время более быстрые электроны теряют энергию медленнее и, как следствие, ускоряются. Это приводит к тому, что быстрые электроны могут ускоряться до релятивистских скоростей (до 50–80 МэВ). При взаимодействии с атмосферой электроны могут рождать как вторичные электроны с достаточной для «убегания» скоростью, так и гамма-кванты, которые, в свою очередь, способны рождать быстрые электроны. Таким образом, появляется лавина быстрых электронов и параллельная вспышка гамма-лучей. Они не несут прямой угрозы людям и оборудованию, но представляют значительный научный интерес. Особенно в смысле их связи с природой возникновения молний, с которой до сих пор есть много неясностей.  Существует несколько моделей возникновения таких вспышек, но во всех из них есть те или иные трудности с объяснением наблюдаемых данных.

Авторы работы предположили, что внутри грозы есть много разных областей, в которых электрическое поле гораздо сильнее, чем в промежуточном пространстве. При этом в каждой из областей поле направлено случайно, но внутри самой области — более или менее однородно. В рассматриваемой модели лавина электронов распространяется внутри такой области, называемой ячейкой реактора, по аналогии с атомным реактором. Электроны, попадая в промежуточное пространство слабого поля, быстро теряют энергию, в то время как гамма-луч достигает следующей ячейки и запускает новую лавину электронов. Авторы описали процесс развития гамма-вспышки аналитически и провели его численное моделирование с использованием разработанной модели. Оказалось, что новый подход позволяет описывать гамма-вспышки точнее, чем другие существующие.

«На основе аналитической модели мы показали, что для развития лавин в реакторах требуются области сильного поля размером от 50 до 500 метров с разным направлением. Отличительной особенностью нашего подхода стал широкий угол, в котором можно наблюдать результирующее гамма-излучение. Это соответствует измерениям, приведенным ранее при помощи космических датчиков гамма-излучения. Мы предполагаем, что лавины электронов могут демонстрировать поведение, которое мы описали в работе, в разных областях с неоднородным электрическим полем, поскольку единственным необходимым условием является достижение тормозным излучением следующей ячейки, в которой развиваются другие лавины. Следовательно, исследование структуры электрического поля грозы имеет решающее значение для понимания физики электронных лавин и гамма-излучения», — поясняет научный сотрудник лаборатории методов ядерно-физических экспериментов МФТИ Егор Стадничук.

Автор: По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
В Кремле заявили о подготовке ВСУ к наступлению на Донбассе13:00Тепловентиляторы Volcano в Москве от официального дилера11:06Команда переговорщиков США переругалась, обсуждая санкции против Ирана, — WSJ10:17«Проблема бокса — удары в голову»: немцы жёстко ответили на обвинения Кличко06:34В Вашингтоне назвали угрозу санкций против России более эффективным средством, чем сами санкции04:51Почему украинская власть проигнорировала заявление главы Госдумы?03:51США повышают готовность войск на своей территории и за рубежом01:17Mercedes оснастит новый E-Class только двигателями внутреннего сгорания00:00Ещё одна страна отказалась воевать за Украину22:51ЕС не собирается эвакуировать дипломатов из Украины, несмотря на такое решение США20:17Россия может покинуть начавшуюся сессию ПАСЕ из-за Украины и Прибалтики18:00Учёные разработали биометрический пистолет17:17Крепком – крупнейший магазин по продаже крепежных и такелажных изделий16:28Самые древние образцы заваренного чая датируются V веком до нашей эры16:03Отрезал полстраны: депутат Рады оконфузился с поздравлением украинцев (ФОТО)14:51Британия испугалась за судьбу поставок российского газа в Европу12:17Байден может отправить тысячи военных, корабли и самолёты в Восточную Европу и Прибалтику, — источники10:00Госдеп призвал американцев выбираться из Украины06:51Всемирно известный спонсор террористов пытается причислить 4 млн жителей Донбасса к боевикам — МИД ДНР о США (ФОТО)06:17«Ни на йоту»: США не допускают компромисса с Россией по расширению НАТО01:51