Ferenc, Olívia
-4 °C
4 °C

Erős gamma-villámok a Föld légkörében

2005.02.18. 16:47
A villámláskor a Föld légkörében keletkező gamma-sugár villanások sokkal gyakoribbak és erősebbek, mint azt korábban gondolták - áll egy tanulmányban.

A gamma-sugárzás ultraibolya fénynél és a röntgensugárzásnál is rövidebb hullámhosszú, nagy energiájú részecskékből álló, "kemény" sugárzás.

Az űrből jövő gamma-villanásokat 1960-as évek óta figyelik. 1994-ben a NASA Compton gamma-űrobszervatóriumával figyelték a Föld légkörében pukkanó nagy-energiájú fotonokat. A földi gamma-villanások, amelyek körülbelül egy milliszekundumig tartanak, rövidebbek, mint az űrből érkezőek.

A kilenc éve keringő Compton körülbelül 70 ilyen villanást észlelt, bár nem nagy energiák potnos mérésére vagy ilyen tűnékeny jelenségek levadászására tervezték.

A New Scientist jelentése szerint a csillagászok most a NASA 2002-ben felbocsátott Reuven Ramaty nagy energiájú spektroszkóp űrobszervatóriumával (RHESSI) fél év alatt 86 villanást figyeltek meg, amely alapján úgy gondolják, hogy 50 ilyen villanás történik a világ körül naponta. A RHESSI detektorai szerint a fotonok a energiája százszorosa a Compton által mértnek.

Atommagvillám

"Ez érdekel a legjobban - mondja David Smith, a California egyetem fizikusa - A gamma-sugarak átlagos energiája magasabb, mint bármely űrbéli forrásé."

Ez a jelenség a legenergetikusabb a Földön, vélekedik Umran Inan, a Stanford egyetem fizikusa. A fotonok relativisztikus szökési lebomlási folyamat során jönnek létre, amelyet 80 éve írtak le - szögezi le.

A jelenség során a villámcsapás negatív töltést kelt a viharfelhőben, ami elektromos mezőt kelt, amely a felhőben nyolcvan kilométer magasságig érhet. A mező csak a másodperc töredékéig létezik, de ez idő alatt felfelé rántja a szabad elektronokat. Az elektronok nitrogén atomokkal ütközve újabb elektronokat szabadítanak ki a lavinaszerű folyamatban.

Az közel fénysebességgel mozgó elektronnyalább atommagokról lepattanva keltik a gamma-sugárzást. A kiszabadult elektronok a Föld mágneses mezejéig repülnek, ahonnan valószínűleg további gamma-villanásokat okozva térnek vissza.

Medúza alakú manók

Az elektronok ezen kívül eljuthatnak a belső Van Allen sugárzási övbe is, amely a Földet körülölelő csapdába ejtett részecskékből álló, műholdakat tönkretevő mező. A nagy energiájú részecskék eredetét nem ismerik.

"Ezt a kutatást az teszi fontossá, hogy a részecskék a földi gamma villanásokból származhatnak - mondja Inan - Figyelnünk kell, hogy az űr-időjárás hatására miként változik ezeknek a részecskéknek a populációja."

A gamma-villanások összefügghetnek a "manóknak" vagy "elfeknek" nevezett légköri jelenségekkel. Ezek a látható fény tartományában pislannak fel és alakjuk medúza vagy kókusszal megszórt csokisfánk alakú.

Inan szerint azonban ezek csupán villámot követően az elektromos mező által felmelegített elektronok ragyogása.

Smith szerint a jelenséget egy nap meg lehet majd figyelni más bolygók körül is és eredményük komoly érv amellett, hogy gamma-mérőket küldjenek a Jupiterhez, a Szaturnuszhoz és a Vénuszhoz, hogy kiderüljön ott is okoz-e gamma-villanásokat a villámlás.