Bliksem is een uniek en fascinerend fenomeen dat al eeuwenlang wordt bestudeerd. Hoewel we nu een beter begrip hebben van dit natuurlijk voorkomende spektakel, veel van zijn geheimen moeten nog worden onthuld.

Sinds enkele decennia is onderzoekers zijn zich ervan bewust dat blikseminslagen gepaard gaan met gammaflitsen, een soort elektromagnetische straling. Deze flitsen kunnen naar beneden gericht zijn (d.w.z. naar de grond gericht) of naar boven gericht (d.w.z. naar boven gericht de ruimte in).

De meeste eerdere studies hebben deze flitsen vanuit de ruimte waargenomen, en hebben zich dus voornamelijk gericht op opwaarts gerichte gammaflitsen. In een intrigerende nieuwe studie, een onderzoeksteam van de Universiteit van Tokyo en andere Japanse universiteiten hebben voor het eerst de neerwaartse gammastraling die plaatsvindt tijdens onweersbuien onderzocht. hun papier, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , bevestigt dat naar beneden gerichte flitsen dezelfde zijn als die naar boven gericht zijn, en dat ze niet schadelijk zijn voor de mensen op aarde.

"Sinds de jaren negentig intense gammastraling die terrestrische gammaflitsen (TGF's) worden genoemd, is waargenomen door satellieten in een baan om de aarde die samenvallen met bliksemontladingen, "Yuki Wada, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org. "Hoewel ze meestal vanuit onweersbuien de ruimte in worden gestuurd, Sommigen van hen, neerwaartse TGF's genoemd, naar de grond gaan. Echter, het was moeilijk om hun gammastraalfluxen op de grond te meten omdat neerwaartse TGF's dichter bij gammastraaldetectoren plaatsvinden en ze verzadigen."

In hun studie hebben Wada en zijn collega's bestudeerden gammaflitsen die op 24 november 2017 plaatsvonden tijdens een zwaar winteronweer. Op die datum, stralingsdetectoren geïnstalleerd op zeeniveau bij de Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Station in Japan hebben een sterke uitbarsting van gammastraling gedetecteerd, die samenviel met een krachtige bliksemontlading. Door de gegevens te bestuderen die door deze detectoren zijn verzameld, de onderzoekers verzamelden de allereerste waarnemingen van bliksem-geassocieerde TGF's die op de grond waren gericht.

"We gebruikten twee soorten stralingsdetectoren, Wada legde uit. "Men heeft een betere timing-resolutie en gevoeligheid voor gammastralen, maar kan gemakkelijk worden verzadigd door hoge fluxen van neerwaartse TGF's. Het wordt gebruikt om het optreden van neerwaartse TGF's te bevestigen. De andere zijn gasdosimeters die worden beheerd door Tokyo Electric Power Company Holdings. Deze hebben minder timing resolutie dan de eerste, maar staan ​​veel hogere gammastraling tarieven."

Opmerkelijk, Wada en zijn collega's zijn de eersten die met succes op de grond stralingsdoses van naar beneden gerichte TGF's meten. Bovendien, door de stralen te meten met behulp van meerdere gasdosimeters, ze bereikten gegevens van hoge kwaliteit op meerdere observatiepunten.

De onderzoekers konden de nauwkeurigheid vaststellen van de Monte-Carlo-simulaties die ze hadden gemaakt, die vergelijkbaar waren met de gegevens van hoge kwaliteit. Hierdoor konden ze uiteindelijk de belangrijkste fysieke kenmerken van naar beneden gerichte TGF's ontdekken, inclusief hun oorsprong in de onweerswolk.

"Er wordt gedacht dat TGF's afkomstig zijn van energetische elektronen die versnellen bij bliksem, "zei Wada. "Echter, de dichte atmosfeer op aarde voorkomt dat elektronen relativistische energie krijgen. We zijn ervan overtuigd dat observaties van neerwaartse TGF's een belangrijke rol zullen spelen bij het vinden van antwoorden op deze vraag, omdat ze kunnen worden waargenomen door meerdere en dichter op de grond apparaten."

De observaties verzameld door Wada en zijn collega's hebben tal van interessante implicaties. Ten eerste, hun werk bevestigt dat neerwaartse TGF's intrinsiek hetzelfde fenomeen zijn als opwaartse TGF's die eerder vanuit de ruimte werden waargenomen.

Hun resultaten suggereren ook dat TGF's redelijk veilig zijn voor mensen op de grond in het gebied waar een onweersbui plaatsvindt. Anderzijds, de locatie in een cloud waar de TFG vandaan komt, is mogelijk niet erg veilig.

Naast het verbreden van ons begrip van gammastraaluitbarstingen die plaatsvinden tijdens onweersbuien, de studie uitgevoerd door dit team van onderzoekers onthulde enkele beperkingen van detectoren die vaak worden gebruikt om gegevens te verzamelen tijdens onweer. Dit zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe instrumenten om de detectie te verbeteren, uiteindelijk leidend tot het verzamelen van gegevens van hogere kwaliteit met behulp van stralingsmonitors.

"Onze groep maakt nu een nieuw stralingsmonitoringnetwerk in de stad Kanazawa in Japan, die bekend staat om zijn krachtige en frequente winterbliksem, "Teru Enoto, een andere onderzoeker die bij het onderzoek betrokken was, vertelde Phys.org. "Dit netwerk zal ons bij bliksem veel meer hoogenergetische gebeurtenissen opleveren, vergelijkbaar met dit evenement. We werken ook samen met burgersupporters om een ​​groter gebied te bestrijken met draagbare stralingsdetectoren. We zijn erg enthousiast om mysteries van bliksem te onthullen via onze burgerondersteunende en open-wetenschappelijke benadering."

© 2019 Wetenschap X Netwerk