Темная молния: какова радиационная опасность для авиапассажиров

Уже почти десять лет ученым известно, что грозы способны генерировать короткие, но мощные всплески гамма-лучей, называемые земные вспышки гамма-лучей (TGF). Эти вспышки столь ярки, что могут «ослепить» приборы, отстоящие на многие сотни километров. Поскольку они образуются почти на тех же высотах, на которых обычно летают коммерческие самолеты, ученые попытались определить, могут ли TGF представлять радиационную опасность для авиапассажиров.

Вплоть до недавнего времени ответу на этот вопрос препятствовало плохое понимание, как именно эти гамма-лучи генерируются во время грозы. Теперь ученые из Технологического института Флориды Джозеф Дуайер (Joseph Dwyer), Нинюй Лю (Ningyu Liu) и Хамид Расул (Hamid Rassoul) разработали перспективную физическую модель того, как генерируется высокоэнергетическое излучение в грозовых облаках.

Согласно их модели взамен образования обычной молнии гроза может иногда продуцировать экзотический тип электрического разряда, который содержит электроны с высокой энергией и их античастицы, позитроны. Взаимодействие электронов и позитронов вызывает взрывной рост количества частиц с высокой энергией, излучающих наблюдаемую земную вспышку гамма-лучей во время разряда грозового облака, происходящего иногда даже быстрее, чем традиционная молния. Несмотря на обильное испускание гамма-лучей во время этого процесса, генерируется очень малое количество видимого света, создавая тип электрического разряда внутри грозы, называемого «темной молнией».

Созданная модель темной молнии показывает, что она может объяснить множество наблюдаемых свойств TGF. Модель также позволяет вычислить дозы радиации, получаемой пассажирами внутри самолета, которому случилось оказаться в неудачном месте в неудачное время. На верхушке грозы для тех типов гамма-разрядов, которые можно наблюдать из пространства, дозы радиации эквивалентны 10 рентгеновским снимкам грудной клетки. Это такое же количество радиации, которое получает человек от естественного земного фона за год.

«Однако вблизи середины грозы радиационные дозы могут быть в 10 раз большими по сравнению с самыми большими дозами, получаемыми во время медицинских процедур, и приблизительно равны полному сканированию тела на компьютерном томографе, - сказал Дуайер. – Хотя пилоты самолетов делают все возможное, чтобы избежать грозового фронта, самолет может случайно оказаться внутри грозы, что подвергает пассажиров облучению. В редких случаях, согласно модели, может оказаться, что сотни людей одновременно получат довольно большую дозу излучения, не зная об этом».

Пока не известно, насколько часто это действительно случается. Дальнейшее изучение должно решить эту проблему.