Furtunile electrice și razele gamma: un fenomen meteorologic surprinzător

Recent, cercetările au arătat că efectele electrice ale furtunilor nu se limitează la înălțimile din atmosferă, ci se extind și aproape de sol, acolo unde atmosfera Pământului vibrează cu câmpuri electrice intense. Aceste câmpuri accelerează particulele, aruncând electronii într-un mod care forțează atomii să emită raze gamma. Această descoperire fascinantă a fost realizată de o echipă de cercetători conduși de fizicianul Ashot Chilingarian, la instalația de raze cosmice a Laboratorului Național de Științe Alikhanyan, situată pe Muntele Aragats din Armenia.

Cercetătorii au studiat fenomenul numit Thunderstorm Ground Enhancements (TGE), o intensificare electromagnetică care a fost, până acum, trecută cu vederea în cercetările legate de furtuni. Chilingarian subliniază că TGE ar putea fi o piesă esențială în înțelegerea Universului fizic, de la comportamentele furtunilor pe Pământ până la modul în care razele cosmice călătoresc prin spațiu.

Aceste TGE sunt generate de câmpurile electrice care apar în atmosferă în timpul furtunilor. În cadrul acestor câmpuri, electronii sunt accelerați la viteze apropiate de cea a luminii în vid, ceea ce îi transformă în particule relativiste. Aceste avalanșe de electroni, accelerate de câmpurile electrice, se deplasează atât spre sol, cât și în sus, în atmosferă, și sunt responsabile pentru producerea radiațiilor.

Când electronii se ciocnesc de nucleele atomice din atmosferă, ei își pierd energia, care se transformă în raze gamma. Această formă de radiație este cunoscută sub numele de radiație bremsstrahlung. Chilingarian și echipa sa au realizat măsurători detaliate ale electronilor și radiațiilor gamma în timpul a 56 de TGE-uri intense observate în Europa în 2023.

Cercetările au arătat că cele mai intense TGE au avut loc în perioada mai-iulie, cu un eveniment remarcabil înregistrat pe Muntele Lomnický štít din Slovacia, unde fluxul de particule a fost de 100 de ori mai mare decât nivelul normal observat în condiții de vreme bună. În total, au fost identificate șapte evenimente în care fluxul de particule a depășit cu peste 75% valorile obținute în condiții de vreme bună.

Un aspect surprinzător al cercetărilor a fost faptul că cercetătorii au descoperit că câmpul electric este mult mai aproape de sol decât s-ar fi așteptat. Aceștia au măsurat o intensitate puternică a câmpului electric la o altitudine de până la 50 de metri deasupra solului. Această constatare, alături de consistența accelerației electronilor, care a menținut fluxul de particule timp de câteva minute, oferă noi detalii despre structura câmpurilor electrice atmosferice și despre comportamentul furtunilor.

TGE ar putea oferi, de asemenea, o cale prin care fulgerele ajung la sol, iar rolul lor în geofizică merită o investigație mai profundă. Echipa de cercetare a pus la dispoziția comunității științifice o bază de date TGE, accesibilă publicului, pentru a facilita explorarea și analiza acestui fenomen.

Cercetările despre furtuni sunt doar o parte din activitățile desfășurate pe Muntele Aragats. Pe măsură ce Soarele se apropie de maximul solar, în vârful ciclului său de activitate, cercetătorii detectează și particule provenite din ejecțiile de masă coronală, continuând să dezvăluie misterele din jurul acestor fenomene complexe.