Meranie radiačného pozadia indukovaného bleskovými výbojmi

Autor textu: Richard Tóth

Pri návrate na scénu v roku 2017 som sa pevne rozhodol posúvať celú skupinu Stormchasers.sk z bežých fotičov búrok na vyššiu úroveň, a to zakomponovaním prvkov výzkumu do našich výjazdov. Hoci tieto prvky boli viditeľné už v začiatkoch (roky 2010-2012, v podobe projektu EMILiSS), väčšina nameraných údajov a štatistík končila v archíve, nakoľko nebol čas sa číslam seriózne venovať. Preto bol čas na zmenu, ktorá sa začala písať v lete 2017, kedy svetlo sveta uzreli 4 meracie sondy V1.
Tieto sondy nám za krátku dobu svojej pôsobnosti dokázali priniesť veľmi zaujímavé informácie, či už z derecha 10.8.2017 alebo skorých búrok 8.5-10.5.2018. O namerané hodnoty bol celkom veľký záujem aj v SHMÚ, avšak neskoršie diskusie v tomto smere neviedli ani po dvoch rokoch k reálnym záverom.

Tento rok som začal opät oživovať niektoré svoje staršie pozorovania, a tak som sa rozhodol nájsť na jeden starší projekt pomoc. To sa aj podarilo vďaka firme PCE-Instruments, ktorá je oficiálne odteraz aj našim partnerom. Od nich sme získali rádiometer (merač rádioaktivity), ktorý bude odteraz v našej výbave, a o ktorom som pridal pár slov na našej stránke technika.

Dôvody na zaobstaranie rádiometra:
 
Môj starší výzkum (ak sa to tak dalo nazvať), ešte z roku 2011 predpokladal krátkodobý nárast radiačného pozadia α, β a γ, rovnako ako aj röntgenového žiarenia počas búrok, najmä tých, ktoré dosahovali veľkú elektrickú aktivitu. K týmto záverom ma viedli aj rôzne vedecké články, hoci iba krátke, ktoré sa príliš tejto “problematike” nevenovali. Až v roku 2015 alebo 2016 japonský vedci publikovali kratšiu štúdiu o náraste radiačného pozadia γ žiarenia počas elektricky aktívnych búrok, kde bola čiastočne začatá analýza možnej príčiny tohto javu, vďaka satelitnému výzkumu (tieto najmä gama záblesky patria do TGF).
Momentálne sa vedú diskusie a rôzne porovnania starších údajov z meracích staníc po celom svete, aby sa našla a doplnila celá teória vzniku najmä γ žiarenia počas bleskových výbojov. Iba nedávno (2017) bol publikovaný krátky článok ohľadom TGF pri pozorovaní sieťou teleskopov v púšti Utahu. Nadväzovali na výzkum TGF z rokov 2004-2009, kedy boli postupne analyzované údaje zo satelitu RHESSI.

Aktuálne sa uvažuje o tom, že toto žiarenie pravdepodobne súvisí s vysokoenergetickým rozpadom Nitrogen-14 na Carbon-14, kde vysoké teploty, tlak a plazma vzniknutá počas výboja môže dodávať neutróny, potrebné pre reakciu (7/14)N + n –> (6/14)C + H (atóm vodíka vzniknutý z uvoľneného protónu) pričom pri tom môže dôjsť k vzniku γ žiarenia priamo, keď sa nachádza N-14 v excitovanom stave (pretože prijal neutrón ale je stále bombardovaný ďaľšími).
Následne samotný Carbon-14 je betažiaričom s dlhým polčasom rozpadu, ale tento vzniká štandardne aj sám v atmosfére vďaka vplyvu kozmického žiarenia, pričom časom sa mení na rádioaktívny CO a následne CO2, pretože stále obsahuje C-14. Tento sa neskôr prirodzeným rozpadom mení opäť na stabilný N-14 v prírode.
Aktuálne je uvažované a najčastejšie pozorované, že k tomu všetkému dochádza počas CG+ a IC+ výbojov v búrke samotnej, ako aj v jej blízkosti pri presune veľkého množstva náboja v rámci búrky.
Ako je uvedené vyššie, celkový mechanizmus vzniku γ žiarenia zatiaľ nie je úplne známy, nakoľko je potrebné doplniť do rovníc chýbajúce premenné, ktoré sa skrývajú práve v ionizovanom kanáli blesku, pretože podľa dohadov tam môže dochádzať aj k ďaľším, oveľa exotickejším reakciám, ktorích výsledkom môžu byť spomínané neutróny. Výzkum v tejto oblasti presuniem do sezón 2019/2020, kedy bude možno viac informácií dostupných. Aktuálne som si tento rok potreboval potvrdiť, že štandardné radiačné pozadie gama a röntgenového žiarenia, ktoré sa na Zemi vyskytuje bežne vďaka kozmickému žiareniu, je stabilné iba do okamihu prechodu elektricky aktívnych búrok, s prevahou CG bleskov. Následkom bleskov, vzhľadom na hore uvedené informácie by malo dochádzať k miernemu zvýšeniu hodnôt najmä gama žiarenia, čo sa niekoľkými orientačnými meraniami potvrdilo a čo potvrdzuje aj kontinuálne sledovanie údajov z európskej siete radiačných staníc.

Pozorovania a trochu kratšej teórie som zhrnul v článku, ktorý je možné si stiahnuť a prečítať tu: Measurement of lighting induced radiation background