Показать меню
04 авг 12:48Политика

Новый метод опроверг существующую модель возникновения гамма-вспышек в грозовых облаках

Новый метод опроверг существующую модель возникновения гамма-вспышек в грозовых облаках

Источниками гамма-излучения в природе служат не только гамма-всплески в далеком космосе, но и лавины электронов, возникающие в грозовых электрических полях. В 2003 году американским ученым Джозефом Дваером была предложена модель, описывающая появление подобных лавин, но для ее проверки требовались столь сложные расчеты, что подтвердить или опровергнуть эту модель на реальных данных до сих пор не могли. Ученые из лаборатории методов ядерно-физических экспериментов Московского физико-технического института вместе с коллегами из Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) нашли способ определения параметров грозового электрического поля, необходимых для реализации этой модели. Последующее сравнение с данными с аэростатов показало несостоятельность модели Дваера. Об исследовании сообщила пресс-служба МФТИ.

«Релятивистская модель разряда с обратной связью» Джозефа Дваера была выдвинута им в 2003 году. В грозовом электрическом поле есть летящие со скоростью света электроны. Сталкиваясь с атомами воздуха, они выбивают новые электроны, и таким образом их количество увеличивается. Один электрон рождает тысячи, получается лавина. Согласно модели, предложенной американским ученым, взаимодействуя с молекулами воздуха, электроны порождают тормозное гамма-излучение, которое позволяет высвободится позитронам. Они положительно заряжены и движутся в обратную сторону относительно лавины электронов. Позитроны, в свою очередь, тоже сталкиваются с молекулами воздуха и тоже выбивают из них электроны, порождая новые лавины. Таким образом реализуется позитронная обратная связь.

До настоящего времени позитронная обратная связь в создании лавин электронов в грозовых облаках изучалась только с помощью сложного трехмерного моделирования. Из-за сложности моделирования исследователи использовали данные плотности воздуха на уровне поверхности земли, в то время как грозы происходят на других высотах. В результате ученым было непонятно, какие нужны условия, чтобы модель реализовывалась в грозовых облаках.

Научный сотрудник МФТИ Егор Стадничук придумал метод, с помощью которого модель Дваера удалось описать аналитически. Согласно этому методу, размножение частиц в грозовых электрических полях рассчитывается с помощью оператора обратной связи. Впервые была получена формула, описывающая размножение электронов за счет позитронов при любых возможных в атмосфере Земли параметрах. Решение было проверено с помощью библиотеки Монте-Карло-моделирования GEANT4. С применением нового метода получены условия, необходимые для возникновения гамма-вспышек в грозовых облаках за счет позитронной обратной связи.

Рассчитанные условия были сопоставлены с имеющимися на сегодня экспериментальными данными. Оказалось, что реально наблюдаемых электрических полей внутри грозовых облаков недостаточно для возникновения гамма-вспышек, согласно «Релятивистской модели разряда с обратной связью». Для описания размножения релятивистских частиц в грозовых облаках требуются какие-то другие теории. Предложенный в данной работе метод потенциально может найти применимость для теоретического описания других моделей и природных явлений.

«Наши расчеты показали, что таких электрических полей, чтобы позитроны сильно размножали лавины, не бывает (экспериментально никогда не наблюдались). Условия для бесконечной позитронной обратной связи трудно соблюсти во время земных гроз, что делает бесконечную позитронную обратную связь менее вероятным сценарием для гамма-вспышек», — рассказывает Егор Стадничук.

В конце прошлого года в лаборатории вышла статья, в которой предлагается новая модель гамма-вспышек, лишенная недостатков «Релятивистской модели разряда с обратной связью». Обе работы для физики атмосферного электричества являются прорывными, поскольку они существенно меняют современные представления ученых о природных явлениях, происходящих внутри грозовых облаков.

Работа опубликована в журнале Atmospheric Research.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
В Москве презентовали книгу о Храме, выпущенную при поддержке Фонда Юрия Лужкова23:00Ансат с модернизированными системами показал отличные результаты в испытательном полете23:47«Оборона Севастополя» победила на IX Международном Русском кинофестивале19:15Сессии BRICS+ Fashion Summit, которые стоит запомнить12:07Нижегородский эксперимент может нарушить единство экономического пространства08:34Ежегодный теннисный турнир стартовал в столице в память о Юрии Лужкове20:53Sasha Nordic выступит в Санкт-Петербурге в рамках тура «И верить в любовь»20:40Почему на новых шинах можно увидеть цветные полосы09:51Адвокат Геннадий Кузьмин сообщил подробности инцидента на лекции по юридической грамотности22:25Разработчик платформы USEBUS AI-Code и эксперт в области работы с данными MODUS объявили о стратегическом партнерстве22:45Андреа Бочелли и Аида Гарифуллина подарят Узбекистану вечер оперной музыки22:17Fix Price поддержал экопоход в Алтайском крае: два дня на природе с пользой для экологии20:11Более половины дополнительных доходов бюджета пришлись на сокращение нелегального оборота табачной продукции17:15Турнир памяти Юрия Лужкова вошел в календарь Российского теннисного тура19:08Более 1000 десертов в цветах триколора передали защитникам Отечества в Луганске10:22В праздник Преображения Господня в Храме Христа Спасителя состоялось вручение Ордена Святой Ольги Елене Батуриной07:27КумАПП отметил День воздушного флота показательными полетами и награждением ветеранов23:56Юрий Лужков и возрождение Храма Христа Спасителя: новая выставка и памятная марка18:16
Популярные новости