Показать меню
08 дек 12:00Политика

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.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Эксперты «X5 Клуба» выяснили самые популярные вкусы лапши у россиян08:48Пятнадцать лет света: как психологический центр «Свет Маяка» помогает людям находить путь к себе08:09Каскадер Игорь Панин и художник Алексей Сергиенко просят власти сохранить Парк КиноПриключений14:28Intelion стал членом Российского газового общества13:53Импорт стоматологических материалов в 2025 году: что доступно стоматологам и пациентам22:04В Москве пройдет фестиваль социальных предпринимателей «Импульс добра»20:37На «Конгрессе индустрии детских товаров-2025» BMJ-Logistics представит способы маркировки товаров для импортеров16:38Fix Price посадит деревья на территории детской больницы в Пскове00:52Тренды сезона: 4 бренда с Московской недели моды 2025, которые стоит изучить11:48Виктория Данилина: Наследие прошлого: как формируются сценарии поведения13:25Энергия игры: Как прошла презентация UGREEN x Genshin Impact в Москве22:46Ретроспектива Студии Ивана Старостина состоялась в Московской консерватории00:31Три миллиона поклонников и хитовые треки: МИМИКА на пути к звёздному статусу23:13В Фонде «Родина» рассказали, как мошенники обманывают семьи участников СВО13:54Столичный бизнесмен выложил 5 млн рублей за копию портрета «Путин в очках» на фоне ромашек18:25Названы лучшие представители спортивной отрасли Петербурга20:00Эксперты «X5 Клуба» выяснили, как россияне относятся к скидкам13:49Продукция отечественного производителя шин расширяет присутствие в корпоративном сегменте02:07
Популярные новости