Przejdź do treści

Teleskop Fermiego rejestruje rozbłyski gamma wywołane burzami

Naukowcy z NASA badają ciekawy i nieco zaskakujący efekt wyładowań atmosferycznych: promieniowanie gamma. Oszacowali, że każdego dnia na Ziemi burze wytwarzają blisko tysiąc rozbłysków gamma! Teleskop Fermiego ma teraz pomóc w lepszym zrozumieniu tych wysokoenergetycznych zjawisk, które są dziesiątki milionów razy bardziej energetyczne od światła widzialnego.

Ziemskie błyski Gamma (ang. Terrestrial Gamma-ray Flashes, w skrócie: TGF) po raz pierwszy zaobserwowano w 1992 z pokładu należącego do NASA obserwatorium orbitalnego Compton Gamma-Ray. Trwają one krócej niż milisekunda i są dla nas niewidoczne, a przy tym stanowią jedne z najbardziej energetycznych zjawisk na naszej planecie - ich emisja w zakresie gamma jest dziesiątki milionów raz większa od obserwowanej w zakresie widzialnym błyskawicy.

TGF są generowane przez chmury burzowe. Mogą towarzyszyć piorunom, tajfunom, huraganom i burzom tropikalnym. Jak powstają? Uważa się, że gwałtowne wiatry  wiejące w obrębie chmury burzowej wysyłają śnieg i cząsteczki lodu w górę i w dół, aż z czasem zaczynają one razem działać niczym ogromny generator elektrostatyczny. Gdy efektywny ładunek elektryczny zgromadzi się na dość dużej wysokości, pomiędzy chmurą a Ziemią ma miejsce wyładowanie łukowe, objawiające się jako piorun.

Tak tworzy się i wygląda burza - to znane od lat fakty. Jednak jeszcze ciekawiej robi się wtedy, gdy pole elektrostatyczne jest bardzo silne. Na tyle, że może nawet wytworzyć kaskadę, która wyrzuca elektrony w górę z prędkościami porównywalnymi z prędkością światła. Jeśli niektóre z tych elektronów są następnie odchylane przez zderzenia z cząsteczkami powietrza, uwalniają one wówczas promienie gamma. Ze względu na szczególne warunki potrzebne do powstawania tych rozbłysków są one szczególnie ciekawe także z punktu widzenia meteorologów - można dzięki nim badać, jak ewoluują huragany i inne duże burze.

Pomaga w tym Teleskop Fermiego, urządzenie wystrzelone na orbitę okołoziemską w roku 2008. Do dziś zdołał on zarejestrować ponad cztery tysiące zjawisk typu TGF. W roku 2012 wyposażono go w nowe oprogramowanie służące do analizy danych zbieranych w zakresie gamma z większą jak dotąd precyzją - odtąd rejestruje on też ziemskie błyski gamma o mniejszych energiach. Naukowcy koncentrują się jednak obecnie na tych TGF-ów, które generowane są w huraganach i tajfunach. Współpracujący ze stacjami odbiorczymi naziemnymi Teleskop Fermiego odkrył na przykład, że TGF-y produkują również silne impulsy na bardzo niskich częstotliwościach radiowych, które  wcześniej łączono jedynie z błyskawicami. Naukowcy odkryli ponadto, że intensywność burz nie jest najważniejszym czynnikiem powodującym rozbłyski gamma. Niektóre z TGF były generowane w obszarach zewnętrznych, z dala od najbardziej intensywnych regionów burzowych, a słaby system burzowy okazał się być w stanie wytworzyć kilka rozbłysków w ciągu jednego dnia.

Zespół z NASA ostatecznie przeanalizował 37 zjawisk TGF, włączając w to te towarzyszące tajfunom Nangka i Bolaven, huraganom Paula, Manuel i Julio oraz tropikalnym burzom Sonia i Emang. Uczeni doszli do wniosku, że TGF-y są bardziej powszechne w zewnętrznych pasmach opadów deszczu - tam, gdzie występuje największa częstotliwość uderzenia pioruna - a przy tym mają tendencję do częstszego pojawiania się w miarę nasilania się burz.


Czytaj więcej:



Źródło: NASA

Zdjęcie: Typhoon Bolaven - jeden z huraganów obserwowanych przez Teleskop Fermiego.
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center/Jeff Schmaltz, LANCE MODIS Rapid Response Team