Наука плоского мира IV: Судный день

В том году Джозеф Дуайер, который находился на земле, во Флориде, и занимался измерением рентгеновского излучения молний, зафиксировал колоссальный всплеск гамма-излучения в вышележащих грозовых облаках. Энергетический спектр этого всплеска в точности совпадал со спектрами лучей, которые, как считалось ранее, возникали на гораздо большей высоте. Но даже после этого никому не пришло в голову, что источником лучей, обнаруженных ГКО, были грозовые тучи ведь их энергия была слишком велика. Энергия, необходимая для движения лучей в атмосфере, была неправдоподобно большой.

В 2002 году NASA запустило спутник под названием RHESSI (Солнечный спектральный телескоп высоких энергий им. Рувима Рамати) для наблюдения гамма-лучей, испускаемых Солнцем. Дэвид Смит поручил студентке Лилиане Лопес просмотреть данные на предмет фактов, подтверждающих существование источников гамма-лучей на Земле. Всплеск происходил раз в несколько дней, намного чаще, чем показывали наблюдения ГОК. Благодаря этому новому инструменту, удалось собрать более полную информацию об энергетическом спектре ее анализ показал, что эти гамма-лучи преодолели значительное расстояние в атмосфере. Фактически их источник был расположен на высоте около 15–25 километров, то есть совпадает с верхней границей типичного грозового облака. По мере накопления новых данных стало все сложнее отрицать тот факт, что грозовые облака в огромных количествах генерируют гамма-излучение. Спрайты, с другой стороны, таким свойством не обладают.

Каким образом в грозовых облаках возникает излучение с такой высокой энергией? Ответ пришел прямиком из «Звездного Пути» антиматерия. При контакте материи и антиматерии происходит взаимная аннигиляция, которая сопровождается энергетическим всплеском при этом масса практически полностью превращается в энергию. Корабли Звездного флота используют антиматерию в качестве топлива. Ее самая распространенная форма позитрон, или антиэлектрон, который естественным образом возникает в ходе радиоактивного распада и регулярно используется в медицинских ПЭТ-сканерах (позитронно-эмиссионная томография). Однако антивещество естественного происхождения встречается редко, а грозовые тучи не слишком известны своими радиоактивными атомами. Тем не менее, довольно веские доводы говорят о том, что гамма-излучение, возникающее в грозовых облаках, имеет отношение к позитронам.

Идея такова. Электрическое поле, расположенное внутри облака, в нижней части заряжено отрицательно, а в верхней положительно. Такое поле способно время от времени создавать уходящие электроны с высокой энергией. Благодаря отрицательному заряду, эти электроны отталкиваются от нижней части поля и притягиваются к верхней иначе говоря, движутся вверх. Далее они сталкиваются с атомами в молекулах воздуха и создают гамма-излучение. Если такое излучение затрагивает другой атом, оно может сгенерировать позитронно-электронную пару. Электрон продолжает двигаться вверх, в то время как положительно заряженный позитрон движется вниз под действием притяжения к нижней части поля. По ходу движения он сталкивается с атомами воздуха, выбивая из них новые электроны и процесс повторяется снова. При этом опять-таки возникает цепная реакция, которая распространяется в стороны, охватывая целые гряды грозовых туч.

Этот процесс немного похож на природный лазер, в котором каскады фотонов, движущихся туда-обратно между зеркалами, по ходу своего движения способствуют генерации все большего числа новых фотонов до тех пор, пока их энергия не станет настолько большой, что им удастся проникнуть наружу сквозь одно из зеркал. Роль зеркал играют верхняя и нижняя границы облака, только вместо фотонов, отскакивающих туда-обратно, облако гоняет электроны вверх, а позитроны вниз. К 2005 году эта теория была основательно проверена. Космический телескоп гамма-излучения им. Ферми в настоящее время обнаружил пучки заряженных частиц, которые испускаются грозовыми облаками и преодолевают тысячи миль вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Значительную долю этих частиц составляли позитроны.

Описанное открытие выставляет грозовые облака в новом свете. Молот Тора не просто высекает искры (молнии) и создает шум (гром) он еще и создает антиматерию. Такое открытие невозможно сделать, просто выставляя на показ податливые объяснения в духе сверхъестественных сил. Оно стало возможным благодаря тому, что ученые постоянно высказывают сомнения в отношении известных «фактов».

Даже уже знакомые нам первопричины могут со временем давать начало новым историям. В поисках рациональных объяснений первопричин, наука нередко меняет парадигму в ответ на новые факты или новые идеи. Происхождение Земли и Луны прекрасный тому пример, в котором имеют место любопытные перипетии. Одной из них оказалась неспособность в краткосрочной перспективе изменить парадигму под влиянием новых фактов.