雷暴的電效應不僅限於大氣層的高處。靠近地面的地球大氣層充滿了強烈的電場，這些電場加速了粒子，以迫使原子發出伽馬射線的方式拋出電子。
在亞美尼亞的一座山頂上，科學家仔細觀察了這種神祕的氣象現象。
在位於阿拉加茨山的阿利坎揚國家科學實驗室的宇宙射線設施中，物理學家阿肖特·奇林加里安（Ashot Chilingarian）和他的同事們一直在努力了解雷暴地面增強，或 TGE。
奇林加安說，這種電磁增強在雷暴研究中被忽略了，但它可能是我們理解物理宇宙的一個難題，從地球上的雷暴到穿越太空的宇宙射線。
「每天都會發生 40,000 場雷暴。許多檢測大氣放電的網路和配備精密光學儀器的衛星正在監測閃電閃爍。儘管如此，當我們開始 TGE 研究時，沒有人監控兆電子伏 (MeV) 電子轟擊我們的星球及其上方空間的巨大通量，」他告訴 ScienceAlert。
「我們建立了塞凡十年前，粒子探測器網路用於監測東歐、德國和亞美尼亞的 TGE。能量為數十兆伏的電子加速器覆蓋了大氣層中的大片區域和地球表面上的許多平方公里。
「這種巨大的通量伴隨著地球上的生命經歷了數十億年的進化，並且肯定會影響地球空間和生物圈的各個方面。”
TGE 由雷暴產生的大氣電場組成。在這些電場中，電子被加速到接近真空中光速或相對論速度的速度。
這些被稱為相對論性失控電子雪崩，由電場推動向地面和向上進入大氣層。正是這些電子產生了輻射。
當它們突然減速時，由於與大氣中的原子核碰撞而偏轉，能量損失表現為伽馬射線——一種被稱為伽馬射線的輻射形式。煞車輻射 輻射。
Chilingarian 和他的同事利用他們的探測器網路收集了 2023 年歐洲雷暴的數據，對他們記錄的 56 次強烈 TGE 期間發生的電子和伽馬輻射進行了詳細測量。
最強烈的 TGE 大多發生在 5 月至 7 月，其中最強烈的是 5 月在斯洛伐克的 Lomnický štít 山記錄到的。對於這一事件，顆粒通量是正常天氣水準的 100 倍。總共有 7 個事件超出了晴朗天氣通量 75% 以上。
「我們測量覆蓋十萬平方公尺的地球表面的穩定電子通量。某些機制可以提供一分鐘或更長的穩定性，」Chilingarian 解釋道。
「雷雨雲中出現了巨大的電子束，其中電荷結構發生了第二次尺度的變化。大氣放電消除了電勢差，但通量穩定。測量起來令人興奮！”
令人驚訝的是，研究人員還發現電場比他們預期的更接近地面。他們測量到距地面 50 公尺（164 英尺）處的強電場強度。
奇林加安指出：“這一發現令氣象學家感到驚訝，直到我們提供詳盡的證據後，他們才相信這一發現。”
加速度的一致性，能夠維持粒子通量長達幾分鐘，以及電場的低高度，揭示了我們以前不知道的大氣電場和雷暴結構的新細節。
例如，TGE 可能提供一條途徑，使雷擊能夠。它們在地球物理學中的作用需要研究。研究人員做了一個開放存取 TGE 資料庫可供科學界探索和分析。
他們的雷暴研究只是阿拉加特上所做工作的一部分。今年，太陽在接近太陽活動極大期（其活動週期的頂峰）時達到了瘋狂狀態，由日冕物質拋射驅動的粒子向太空噴射。
奇林加安和他的同事也利用山頂設備探測到了太陽事件，發表了三篇論文，第四篇論文即將出版。
「我們銀河系的劇烈爆炸也會向太陽系發射超高能粒子。最近，，來源 1015eV 伽馬射線，被發現。我們根據我們對大氣物理學的了解，批判性地分析了這一發現。
“大氣、太空和太陽加速器的協同作用對於理解自然非常重要！”
研究結果將於物理評論D。
