首页 » 国内科研 >

太空站摄像机揭示雷暴如何触发伽马射线爆发

2020-02-14 14:03:32来源:

在过去的一年中,从国际空间站向下凝视着地球的一堆摄像机发现了数百个伽马射线闪光在雷暴的心中熄灭。通过将那些神秘的闪光与同一场暴风雨中的闪电涟漪进行比较,太空物理学家已经开始揭开数十年来导致高能爆发的谜团。

研究人员发现,爆炸的爆发是在强大的电场穿过大气层时,即在闪电沿着同一路径行进之前,形成的,称为地面伽马射线闪光(TGF)。带电的电粒子与大气相互作用,产生超快的伽马射线闪烁,肉眼无法看到,但从太空站往下看的专用摄像机可以看到。

这些仪器对普通闪电和TGFs之间的关系提供了最好的观察,科学家自1994年以来就知道了这一点,但无法解释。挪威卑尔根大学的空间物理学家尼古拉·斯特加德(Nikolai脴stgaard)说:“他是改变游戏规则的人”。他在7月9日至12日在加拿大蒙特利尔举行的国际大地测量与地球物理学联盟会议上的一对演讲中描述了这一发现。

这种对TGFs形成方式的洞察力来自于大气间相互作用监测器(ASIM),这是由几家欧洲大学和公司制造,由丹麦技术大学在哥本哈根附近领导的盒形摄像机和传感器组。亚新航空于2018年4月发射到空间站。与其他研究大气电力的任务不同,它旨在同时研究非常规的普通闪电和TGF。

洞察力的闪光

在收集数据的前10个月中,ASIM发现94次TGF和闪电非常接近地发生。一半以上遵循相同的顺序:可能在带电粒子开始沿着雷暴中的导电通道移动之后,出现了微弱的光脉冲。然后,TGF爆发,到处都有伽马射线。在几百微秒内,巨大的电流脉冲沿着相同的带电路径流动,形成闪电。

gastgaard说,数据支持这样的理论,即在导电通道的尖端需要一个很小但很强的电场才能形成TGF。一些相互竞争的理论认为,雷雨天气会在云层中形成强大但更大的电场时,形成TGF。斯特加德说:“您的结果确实为以前的想法提供了很多支持。”“问题已经解决了。” / p>

新数据令人“振奋”?加州大学圣克鲁斯分校的空间物理学家戴维·史密斯(David Smith)说。达勒姆郡新罕布什尔大学的空间物理学家约瑟夫·德怀尔(Joseph Dwyer)希望这些观察结果“将我们引向正确的方向”,以弄清转化生长因子是如何产生的。

ASIM的研究人员仍然需要检查它的观测结果与同一场暴风雨的其他测量结果之间的比较,并观察它在TGF和闪电之间发现的关系是否随着越来越多的观测而保持。

追风者

预计ASIM至少可以再工作两年。该团队希望在此期间看到更多的TGF。gastgaard说:“这不像在外面钓鱼,而您只需要等待大鱼。”

他和他的同事甚至可能试图更深入地了解这些雷暴难题。ASIM从地面上方约400公里的高度向下看,而TGF发生在地面上方约11至13公里之间。gastgaard和其他人希望从一架载有伽马射线探测器的雷暴上方飞行的飞机近距离观察TGF。

这些研究飞行最早可能在2021年进行,并为神秘的闪光提供了另一种视角。