Donkere donzige onweerswolken voeden niet alleen dramatische stormen, ze produceren ook enkele van de meest energetische lichtflitsen op de planeet - en schitterende luchtschermen die bekend staan als ultrasone 'elfen'. Nu hebben nieuwe bevindingen een duidelijker beeld geschetst van wat er gaande is in de stille intermezzo's van een stormachtige lucht.
Wetenschappers zijn al lang op zoek naar gammaflitsen in de diepe plooien van het universum. In 1994, terwijl hij de ruimte in tuurde op zoek naar deze signalen, pikte een NASA-instrument toevallig gammaflitsen op die ergens dichter bij huis werden uitgezonden - aardse onweerswolken.
Deze flitsen, de meest energetische natuurverschijnselen op onze planeet, werden bekend als aardse gammaflitsen (TGF's). Ze worden gemaakt wanneer het sterke elektrische veld van een onweersbui atmosferische deeltjes exciteert, die vervolgens straling uitzenden. Maar er was niet veel bekend over de oorzaak van dit hoogenergetische fenomeen.
Om dit te achterhalen, analyseerde een groep onderzoekers gegevens van een European Space Agency-instrument genaamd de Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) aan boord van het International Space Station. De ASIM is het eerste instrument dat wordt gebruikt voor het detecteren van TGF's, in plaats van hun nog helderdere dubbelgangers in de verre ruimte, zei Torsten Neubert, de hoofdwetenschapper van de ASIM en hoofdauteur van een studie die op 10 december in het tijdschrift is gepubliceerd. Wetenschap.
Hun metingen toonden een zeer specifieke reeks gebeurtenissen, die slechts een paar milliseconden lang duurden, tijdens een blikseminslag. Ten eerste ontdekten ze een toename van het licht, wat overeenkomt met de geboorte van een bliksemschicht. Tijdens dat proces creëert een wolk zowel een elektrisch veld als een leider - een pad van geïoniseerde lucht. Vervolgens ontdekten ze een grote piek in röntgenstralen en gammastralen, die overeenkomen met de TGF, en vervolgens een enorme optische puls, vertelde Neubert aan WordsSideKick.com.
Deze optische puls reisde omhoog van de onweerswolk naar de ionosfeer, een gebied van de atmosfeer zo'n 80 tot 1000 kilometer boven het aardoppervlak. De polsslag was 'zo krachtig dat hij het lagere deel van de ionosfeer opwekte', die ongeveer 100 kilometer ver en breed is, zei Neubert. Met andere woorden, het wekte vrije elektronen op in de ionosfeer, die vervolgens in botsing kwamen met neutrale stikstof en vervolgens straling uitzonden.
Deze straling wordt gedefinieerd door een ander weerfenomeen, vergelijkbaar met aurora's, genaamd 'elfen', waarbij milliseconden lange uitbarstingen van zichtbaar licht en ultraviolette straling in een uitdijende ring rond een blikseminslag gloeien. Deze lichtgevende hemelwezens zijn echter alleen zichtbaar met de meest gevoelige apparatuur.
Voorafgaand aan deze studie werd gedacht dat elven geen verband hielden met onweer. Hun bevindingen suggereren dat dezelfde bliksemschicht zowel TGF's als elfen triggert, hoewel het niet duidelijk is of TGF's een rol spelen bij het produceren van de elfen, zei Neubert. Het is ook niet duidelijk of TGF's en elfen elke keer gebeuren als de bliksem inslaat, maar het gebeurt waarschijnlijk veel vaker dan we kunnen detecteren, voegde hij eraan toe.
Een andere recente bevinding, gepubliceerd op 10 december in de Journal of Geophysical Research Atmospheres, suggereert dat TGF's vlak voor zichtbare bliksem plaatsvinden. Deze briljante flitsen vinden plaats vlak voordat een stroompuls door de geladen wolk schiet en volgens een verklaring een bliksemschicht wordt. Beide studies werden deze week gepresenteerd tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco.
"Er gebeuren veel dingen in de ruimte waarnemingen voor bliksem", sommige om het weer te volgen en andere om het fenomeen te begrijpen, zei Neubert. "Bij elkaar genomen werkelijk prachtige paar jaren die eraan komen."
