Ученым впервые удалось изучить, как молнии испускают рентгеновское излучение. Для этого специалисты создали камеру, которая способна регистрировать десять миллионов кадров в секунду. Свою работу исследователи представили на встрече Американского геофизического общества.

Специалисты изучали молнии в международном центре изучения и экспериментирования с молниями (International Center for Lightning Research and Testing), расположенном во Флориде, где есть возможность «создавать» молнии самостоятельно. Ученые запускали в небо ракету с прикреплённым к ней медным проводом и создавали электромагнитное поле достаточной силы для того, чтобы спровоцировать появление молний. «Новорожденные» молнии ударяли в специальную башню, работающую как громоотвод.

Рис. 1. Камера в рабочем положении (фото Joseph Dwyer).

Авторов исследования интересовало испускаемое молниями высокоэнергетическое рентгеновское излучение. Тот факт, что молнии испускают рентгеновские лучи, был впервые замечен только около десяти лет назад, но как следует изучить его не удавалось из-за очень высокой скорости движения источника излучения. Кроме того, стандартное оборудование, использующееся для исследования молний, не подходит для регистрации рентгеновских лучей (они просто проходят сквозь стенки камер).

Сконструированный ими образец устройства объединяет тридцать сцинтилляционных детекторов на базе NaI(Tl), причём каждый из этих «пикселов» готов обновлять показания 10 млн раз в секунду. Массив детекторов заключён в защитную оболочку из свинца толщиной 1,27 см и 0,16-сантиметрового слоя алюминия. Масса всей конструкции составляет около 550 кг, а по размерам и форме она напоминает небольшой холодильник.

В передней стенке камеры проделано отверстие диаметром 7,62 см.

«Получилось что-то вроде камеры-обскуры», — отмечает один из авторов конструкции Джозеф Дуайер (Joseph Dwyer). Поле её обзора в горизонтальной и вертикальной плоскостях было зафиксировано на отметке ±38˚.

При помощи своей камеры авторы новой работы исследовали четыре «самодельные» молнии (вспышка каждой из них длилась около двух секунд). Как оказалось, источник рентгеновского излучения совпадает с движущимся к земле со скоростью в (2,1–4,4)•10⁷ м/с лидером молнии. При встрече молний с пусковой вышкой ракет камера также регистрировала гамма-излучение.

Полученные изображения, как надеются авторы, помогут уточнить модели развития молний.

«Известно, что движение лидера неравномерно: он делает рывок, потом замедляет ход, потом снова ускоряется, — говорит г-н Дуайер. — Объяснить это очень сложно, и любая новая информация может пригодиться».

Рис. 2. Момент попадания в пусковую вышку (иллюстрация Florida Institute of Technology / University of Florida).

Недавно другой коллектив исследователей изучил еще один интересный аспект, связанный с молниями. Группа специалистов представила данные, доказывающие, что повышенный уровень загрязнения атмосферы провоцирует более частые вспышки молний.