Tordenskyer kan give flypassagerer voldsom gammastråling

Kortvarige glimt af gammastråling er normalt forbundet med voldsomme hændelser i Universet, såsom eksploderende supernovaer. Men siden 1994 har man vidst, at de også kan dannes i atmosfæren.

Målinger med den italienske satellit Agile, der blev opsendt i 2007, viser nu, at disse såkaldte terrestriske gammastrålings-flash (TGF) i tordenskyer kan være meget voldsommere end hidtil antaget.

I en artikel i denne uges Physical Review Letters viser forskerteamet bag Agile, at strålingen kan stamme fra elektroner, som har energier op til 100 MeV.

En fare for flypassagerer

Det rejser både tvivl om årsagen til strålingen og giver anledning til nye overvejelser om sikkerhedsrisikoen for flypassagerer.

Joe Dwyer fra Florida Institute of Technology gør opmærksom på, at personer ombord på et fly kan modtage en dosis på 0,1 Sievert (10 rem) fra TGF i løbet af et tidsrum på mindre end et millisekund - det er samme dosis som anses for at være det maksimale, man bør udsættes for i et helt liv, hvis man vil undgå celleskader.

Piloter vil normalt gøre alt for at flyve uden om tordenskyer, så risikoen for at blive udsat for en sådan stråling er meget lille.

I betragtning af at et til to fly dog i gennemsnit om året rammes af lyn, redegjorde Dwyer i en artikel i Journal of Geophysical Research i maj 2010 for, at det er en risiko, som alligevel bør studeres nærmere.

Opdagelsen af, at gammastrålingen kan være meget mere intens end tidligere antaget, har fået Joe Dwyer til på at gentage sin advarsel i en kommentar i internettidsskriftet Physics, der udgives af American Physics Society.

Elektroner accelereres og taber energi

Terrestrisk gammastråling (TGF) blev første gang observeret i 1994 af Burst and Transient Source Experiment (Batse) ombord på Nasas satellit Compton Gamma-Ray Observatory.

Forskernes første antagelse var, at de blev dannet i atmosfæren i såkaldte sprites eller andre elektriske fænomener mere end 30 km over jorden.

I dag ved man, bl.a. ud fra Dwyers forskning, at de opstår i de øvre regioner i tordenskyer. Her kan elektroner accelereres til høje energier på grund af stærke elektriske felter.

Når elektronerne ændrer fart eller retning, vil de aflevere en del af deres energi som elektromagnetisk stråling - såkaldt bremsestråling.

Det er et forhold, som bl.a. kan udnyttes i synkrotroner til at producere intens røntgenstråling til brug for forskningsformål, men som altså ukontrollabelt kan finde sted i tordenskyer.

Teoretikerne bryder hovedet

Man har beregnet, at det vil give anledning til, at strålingsintensiteten følger en fordeling, der nogenlunde svarende til funktionen exp(-E/7 MeV), hvor E er elektronernes energi.

Det er baseret på, at strålingen opstår i forbindelse med en såkaldt 'run-away' proces, hvor elektroner opnår energi fra det elektriske felt, som kan resultere i en kædereaktion eller lavineeffekt, hvor nye elektroner slås løs ved sammenstød i luften.

Tilvæksten i energi er nøje forbundet med lavineeffekten, og det betyder, at fordelingen er uafhængig af forhold som luftens tæthed og fugtighed og de nærmere detaljer omkring det elektriske felt.

Målinger med Agile viser dog nu, at der findes megen højere intensitet ved høje energier (10-100 MeV) end den eksponentielle fordeling er udtryk for.

Det er først med Agile, at man har fået mulighed for at lave en kortlægning af fordelingen i hele området 0,35 - 100 MeV.

Med de italienske forskeres egne ord 'udfordrer målingerne derfor de teoretiske forklaringer på dannelsen af TGF ved en run-away elektron acceleration'.

Joe Dwyer er enig:

»Det er muligt, at der også er andre mekanismer involveret i dannelsen af TGF. Det vil imidlertid give teoretikerne hovedbrud, for det er ikke klart hvilke andre mekanismer, der er i stand til at accelerere partikler til så høje energier i tordenstorme,« skriver han i Physics.

Dokumentation

Chance of thunder—and gamma-ray flashes
Terrestrial Gamma-Ray Flashes as Powerful Particle Accelerators
AGILE

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

...strålingsintensiteten følger en fordeling, der nogenlunde svarende til funktionen exp(-E/7 MeV)

  • er det en 'fordeling'? Hvad betyder 'E'? Under alle omstændigheder burde 'MeV' vel stå efter parantesen?
  • 0
  • 0

Jeg har tilføjet, at E er elektronernes energi.

eksempel for E= 14 MeV: exp(-14 MeV/7 MeV) = exp(-2)

  • 0
  • 0

Jeg forestiller mig at disse fugle er suget op af en tornado andetsteds - der har nemlig lige været et par kraftige af slagsen. De har formentlig lidt kvælningsdøden pga. trykket ?

  • 0
  • 0

Jeg troede at betegnelsen gammastråling var reserveret til fotoner fra radioaktive atomkerner, mens stråling fra accelererede elektroner kaldes for röntgenstråler.

  • 0
  • 0

Jeg har tilføjet, at E er elektronernes energi.

eksempel for E= 14 MeV: exp(-14 MeV/7 MeV) = exp(-2)

Ok, kan jeg lige sige hvor sejt jeg synes det er, at læse et ugeblad hvor journalisterne faktisk forstår det de skriver om, OG kan ryste sådan nogle ligninger ud ad ærmet? ;-)

  • 0
  • 0

Piloter vil normalt gøre alt for at flyve uden om tordenskyer, så risikoen for at blive udsat for en sådan stråling er meget lille.

  • ja.

I betragtning af at et til to fly dog i gennemsnit om året rammes af lyn, redegjorde Dwyer i en artikel i Journal of Geophysical Research i maj 2010 for, at det er en risiko, som alligevel bør studeres nærmere

  • er det så nærhed til lyn eller ophold i tordenskyer, der udgør den væsentligste risiko? Hvis det første er tilfældet, risikerer vel også personer på jord-/havoverfladen bestråling ifm. lynnedslag i nærområdet??
  • 0
  • 0

Rent sprogligt vil jeg lige indsparke, at det hedder "om bord" i to ord. Derimod kan passagerer og besætning betragtes som ombordværende ;)

  • 0
  • 0

Det er vel kun bølgelængden som afgører om det er gamma eller røntgenstråling. Om det kommer fra en atomkerne er vel af mindre betydning. Gammastråling fra universet kommer jo heller ikke nødvendigvis fra en atomkerne.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten