Учёные раскрыли тайну гамма-излучения во время гроз

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Высокоэнергетические гамма-всплески происходят во время гроз, когда электрические поля внутри облаков создают высокоэнергетические частицы, включая гамма-лучи.

Этот процесс начинается, когда сильное электрическое поле ускоряет электроны до высоких скоростей. Столкновения этих частиц с молекулами воздуха приводят к каскадной реакции, которая создаёт гамма-излучение и другие формы вещества и энергии, включая антиматерию.

Для более детального изучения этого явления учёные использовали самолёт-шпион НАСА ER-2, который летал на высоте 20 километров над грозовыми облаками. Этот самолёт был специально модифицирован для наблюдения за грозами и фиксировал гамма-излучение в реальном времени.

Оказалось, что гамма-излучение сопровождает почти каждую крупную грозу, особенно в тропиках. В половине случаев наблюдалось низкоуровневое постоянное излучение, которое учёные сравнивают с кипящим котлом.

Это явление ограничивает накопление энергии внутри грозы, что препятствует более мощным всплескам. Кроме того, учёные зафиксировали несколько видов кратковременных гамма-всплесков, некоторые из которых никогда ранее не наблюдались.

Один из видов всплесков длится менее тысячной доли секунды, а другой представляет серию коротких повторяющихся вспышек. Эти всплески не связаны с молнией, что может указывать на новые механизмы их возникновения.

Несмотря на высокую энергию излучения, учёные подчёркивают, что оно не представляет угрозы для авиации или людей, так как самолёты избегают летать в непосредственной близости от активных гроз из-за других опасностей, таких как турбулентность.

Начальная влажность заготовки должна быть не менее 20 %. Обработка заготовки паром происходит путём её нагрева в высокочастотном электрическом поле до температуры 100 градусов Цельсия.

Однако автор отмечает, что у этого метода есть недостаток — невозможность эффективно выпаривать сахар и дёготь из древесины, что приводит к изменению её цвета и структуры в процессе использования. Запатентованный способ предполагает проведение подготовки в три этапа.

Сначала воду в специальной ёмкости подогревают до 50 градусов Цельсия. В ней связки берёзовых брёвен варятся в течение 10–15 часов.

Затем температуру повышают до 65 градусов и варят брёвна ещё 4 часа. К следующему этапу следует готовиться постепенно, подогревая в течение трёх часов воду до 95 градусов.

В почти кипящей воде сырьё для палочек варится ещё 4 часа. После основательной проварки брёвна достают из бака и отправляют на распилку и лущение.

В результате получаются предельно белые палочки без остатков дёгтя и сахара.

Его размер — 15 на 15 на 5 миллиметров, а рабочий диапазон температур — от -60 до 120 градусов. Это позволяет использовать его в различных бытовых условиях.

При этом источник питания безопасен с точки зрения радиоактивности: период полураспада никеля-63 составляет 100 лет, и распадается он на «нефонящие» составляющие — стабильный изотоп меди. В батарейке, которая получила название BV-100, используются алмазные полупроводники.

Они преобразуют энергию распада никеля-63 в электричество. Производитель готовит к выпуску 1-ваттный элемент (анонсирован в 2025 году) и батареи из нескольких источников, чтобы создать более мощные источники питания на этой технологии.

Эти батарейки вызывают наибольший интерес у медиков, производителей беспилотников, гаджетов и в аэрокосмической сфере. Несколько лет назад эта технология была российской.

«Учёные НИЯУ МИФИ вплотную подошли к реализации этой задачи», — сообщалось на сайте института в начале 2023 года. Разработчики поясняли, что для ядерных батареек в кардиостимуляторах или датчиков артериального давления и показателей крови подходят только плутоний-238 и никель-63.

Выбор изотопа-источника энергии обусловлен высокой удельной мощностью, простотой и удобством наработки радионуклида (например, в атомном реакторе) и отсутствием гамма-излучения. Опытно-конструкторские работы по проекту «ядерной батарейки» проведены МИФИ.

«В результате был создан прототип автономного радиоизотопного источника питания средней мощности (от 1 мВт до 100 Вт) на основе узкозонных полупроводниковых термофотовольтаических материалов с КПД преобразования теплового излучения (ближнего ИК диапазона) не ниже 15 %», — сообщали физики. Компактный источник питания на этой технологии от НПО «Луч» представили на форуме «Атомэкспо-2017».

Однако в России в 2023 году звучали и скептические заявления. Некоторые специалисты указывали на то, что ключевым препятствием к внедрению этой технологии станет доступность никеля-63.

Технологию его получения на так называемом ускорителе Богомолова предлагает профессор МФТИ Игорь Острецов, однако эту технологию также придётся внедрять. Вторым препятствием к массовому производству «ядерных батареек» была названа цена технологии: 100 граммов никеля-63 оценивались в конце 2010-х годов более чем в 200 млн рублей.

Это значит, что цена одной батарейки, эквивалентной китайской продукции, анонсированной в этом году, составила бы не менее 200 тысяч рублей. Однако для некоторых сфер применения — прежде всего в аэрокосмической отрасли и инновационных беспилотниках — такая цена не может быть ограничивающим фактором: долговечность и практически неограниченный запас автономной работы окупает любые деньги.

Вполне может быть, что первые партии элементов, выпущенные китайским стартапом, идут именно «спецзаказчикам», о которых мы пока что не узнаем.

Этот процесс называется литосферным капанием. При нём куски твёрдой оболочки Земли расплавляются и оседают в мантию.

Команда сейсмолога Цзюньлиня Хуа использовала данные сейсмического мониторинга и компьютерное моделирование. Им удалось создать трёхмерную «рентгеновскую» карту коры под Северной Америкой.

Она показала, что подземная структура теряет плотность. Такой эффект возникает, когда дно литосферы — твёрдой оболочки Земли — нагревается до температуры плавления.

Образуется тяжёлый сгусток, который в какой-то момент отрывается и уходит глубже. Причиной литосферного капания могут быть остатки древней Фараллонской плиты.

Они продолжают влиять на движение мантии под Северной Америкой. Эти потоки подтачивают кору снизу, ослабляя её и провоцируя «капание».

Учёные подчёркивают, что литосферное капание — это естественный геологический процесс, который длится миллионы лет и не угрожает людям. Однако это открытие важно для понимания того, как формируются и разрушаются континенты.

Эти находки были сделаны в пустыне Такла-Макан, в бассейне реки Тарим, и, по мнению некоторых исследователей, могут свидетельствовать о присутствии древних европеоидных народов в сердце Азии задолго до нашей эры. Сейчас известно более 300 таримских мумий.

Самая знаменитая из них — Лоуланьская красавица, женщина ростом 180 сантиметров с тёмно-русыми волосами, которая жила около 3800 лет назад. Её тело сохранилось в идеальном состоянии, как и сопутствующие предметы: расчёска, корзинка, циновка.

Другая известная находка — Черченский человек: высокий, седовласый, с татуировками на лице и множеством погребальных принадлежностей. Рядом с ним нашли мумию младенца с синими камнями на глазах.

Кем были эти люди, до сих пор неясно. Среди версий — тохары, загадочный народ, населявший Центральную Азию.

Также есть гипотезы о миграциях древних индоевропейцев. Например, римский писатель Плиний Старший ещё в I веке упоминал людей «выше среднего роста с льняными волосами и голубыми глазами» на территории Китая.

Неизвестное происхождение таримских мумий ставит под сомнение прежние представления об изолированности древнего Китая и открывает новый пласт знаний о контактах между культурами. Ранее в апреле стало известно о найденных в Китае следах неандертальцев.

Обнаруженные артефакты были выполнены в характерном для Западной Европы стиле, что также дало основание полагать, что Восток не был столь обособленным, как считалось ранее.