被忽視的天氣現象在我們的大氣中產生伽馬射線

雷暴的電效應不僅限于大氣層的高處。在靠近地面的地方，地球大氣層嗡嗡作響，強電場會加速粒子，以迫使原子發出伽馬射線發光的方式拋出電子。

在亞美尼亞的一座山頂上，科學家們仔細觀察了這種神秘的氣象現象。

在阿里漢揚國家科學實驗室位于阿拉加茨山的宇宙射線設施中，物理學家阿肖特·奇林加里安（Ashot Chilingarian）和他的同事們一直在努力了解Thunderstorm Ground 增強功能或 TGE 的 SET 進行驗證。

Chilingarian 說，這種電磁增強在雷暴研究中被忽視了——但它可能是我們理解物理宇宙的一塊拼圖，從地球上的雷暴，到穿越太空的宇宙射線。

“每天發生 40,000 次雷暴。許多檢測大氣排放的網絡和帶有精密光學儀器的衛星正在監測閃電閃爍。盡管如此，當我們開始 TGE 研究時，沒有人監測到轟炸我們的星球及其上方太空的兆伏特 （MeV） 電子的巨大通量，“他告訴 ScienceAlert。

“我們建立了塞萬粒子探測器網絡，用于監測東歐、德國和亞美尼亞的 TGE。能量為數十 MeV 的電子加速器覆蓋了大氣層中的大量空間和地球表面的許多平方公里。

“這種巨大的通量伴隨著地球上生命的數十億年進化，肯定會影響地理空間和生物圈的各個方面。”

TGE 由雷暴產生的大氣中的電場組成。在這些電場中，電子被加速到高速——接近真空中光的速度，或相對論速度。

這些被稱為相對論失控電子雪崩，由電場推動向地面和向上進入大氣層。正是這些電子產生了輻射。

當它們突然減速時，由于與大氣中的原子核碰撞而偏轉，能量損失表現為伽馬射線——一種稱為軔致輻射.

Chilingarian 和他的同事利用他們的探測器網絡收集了 2023 年歐洲雷暴的數據，對他們記錄的 56 次強 TGE 期間發生的電子和伽馬輻射進行了詳細測量。

最強烈的 TGE 主要發生在 5 月至 7 月，最強的一次是 5 月在斯洛伐克的 Lomnicky ?tít 山上記錄的。對于這一事件，粒子通量是正常晴朗天氣水平的 100 倍。總共有 7 個事件超過了晴朗天氣變化的 75% 以上。

“我們測量了地球表面的穩定電子通量，占地十萬平方米。一些機制提供了一分鐘或更長時間的穩定性，“Chilingarian 解釋說。

“一個巨大的電子束出現在雷云中，那里的電荷結構在二次尺度上發生變化。大氣放電會消除電位差，但磁通量是穩定的。測量真是令人興奮！

令人驚訝的是，研究人員還發現，電場離地面的距離比他們預期的要近得多。他們測量了離地面 50 米（164 英尺）的強電場強度。

“這一發現讓氣象學家感到震驚，在我們提出詳盡的證據之前，他們不相信，”Chilingarian 指出。

加速度的一致性能夠保持粒子通量長達幾分鐘，以及電場的低高度，揭示了我們以前不知道的大氣電場和雷暴結構的新細節。

例如，TGE 可能提供一條途徑，雷擊可以到達地面.它們在地球物理學中的作用需要研究。研究人員已經制作了一個開放訪問 TGE 數據庫可供科學界探索和分析。

他們的雷暴研究只是在 Aragats 上進行的工作的一部分。今年，太陽在接近太陽極大期時達到了瘋狂，這是其活動周期的高峰，在日冕物質拋射的推動下，粒子噴入太空。

Chilingarian 和他的同事還用山頂設備探測到了太陽事件，發表了三篇論文，第四篇論文正在撰寫中。

“我們銀河系中的猛烈爆炸也會向太陽系發送超高能粒子。最近Pevatrons，源 10¹⁵發現了 eV γ 射線。我們根據我們對大氣物理學的了解對這一發現進行了批判性分析，“Chilingarian 告訴 ScienceAlert。

“大氣層、太空和太陽能加速器的協同作用對于理解自然很重要！”

研究結果的物理評論 D.

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