Les nuages d'orage moelleux sombres ne font pas qu'alimenter des tempêtes dramatiques, ils produisent également certains des éclairs de lumière les plus énergiques de la planète - et des écrans de ciel brillants connus sous le nom d '"elfes" ultrasoniques. Maintenant, de nouvelles découvertes ont brossé un tableau plus clair de ce qui se passe dans les interludes silencieux d'un ciel orageux.
Depuis longtemps, les scientifiques recherchent des éclairs de rayons gamma dans les plis profonds de l'univers. En 1994, alors qu'il regardait dans l'espace à la recherche de ces signaux, un instrument de la NASA a détecté des éclairs de rayons gamma émis par un endroit plus proche de la maison - des nuages d'orage terrestres.
Ces flashs, les phénomènes naturels les plus énergétiques de notre planète, sont devenus connus sous le nom de flashs gamma terrestres (TGF). Ils sont créés lorsque le fort champ électrique d'un orage excite les particules atmosphériques, qui émettent ensuite un rayonnement. Mais on ne savait pas grand-chose sur les causes de ce phénomène de haute énergie.
Pour comprendre cela, un groupe de chercheurs a analysé les données d'un instrument de l'Agence spatiale européenne appelé le moniteur d'interactions atmosphère-espace (ASIM) à bord de la Station spatiale internationale. L'ASIM est le premier instrument à être utilisé dans le but de détecter les TGF, plutôt que leurs doppelgängers encore plus brillants dans l'espace lointain, a déclaré Torsten Neubert, scientifique en chef de l'ASIM et auteur principal d'une étude publiée le 10 décembre dans la revue Science.
Leurs mesures ont montré une séquence d'événements très spécifique, d'une durée de seulement quelques millisecondes, lors d'un coup de foudre. Tout d'abord, ils ont détecté une augmentation de la lumière, ce qui correspond à la naissance d'un éclair. Au cours de ce processus, un nuage crée à la fois un champ électrique et un leader - un chemin d'air ionisé. Ils ont ensuite détecté un grand pic de rayons X et de rayons gamma, qui correspondent au TGF, puis une énorme impulsion optique, a déclaré Neubert à Live Science.
Cette impulsion optique a voyagé du nuage d'orage à l'ionosphère, une région de l'atmosphère située entre 80 et 1 000 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. L'impulsion était "si puissante qu'elle a excité la région inférieure de l'ionosphère", qui est à environ 100 kilomètres de distance, a déclaré Neubert. En d'autres termes, il a excité des électrons libres dans l'ionosphère, qui ont alors commencé à entrer en collision avec de l'azote neutre et ont ensuite émis un rayonnement.
Ce rayonnement est défini par un autre phénomène météorologique, similaire aux aurores, appelées «elfes», dans lequel des éclats de lumière visible et des rayons ultraviolets d'une milliseconde brillent dans un anneau en expansion autour d'un coup de foudre. Ces êtres célestes lumineux, cependant, ne sont visibles qu'avec l'équipement le plus sensible.
Avant cette étude, on pensait que les elfes n'étaient pas liés aux orages. Leurs résultats suggèrent que le même éclair déclenche à la fois les TGF et les elfes, bien qu'il ne soit pas clair si les TGF ont un rôle dans la production des elfes, a déclaré Neubert. Il n'est également pas clair si les TGF et les elfes se produisent à chaque fois que la foudre frappe, mais cela se produit probablement beaucoup plus souvent que nous ne pouvons le détecter, a-t-il ajouté.
Une autre découverte récente, publiée le 10 décembre dans le Journal of Geophysical Research Atmospheres, suggère que les TGF se produisent juste avant la foudre visible. Ces flashs brillants se produisent juste avant qu'une impulsion d'électricité ne traverse le nuage chargé, devenant un éclair, selon un communiqué. Ces deux études ont été présentées cette semaine lors de la réunion annuelle de l'American Geophysical Union à San Francisco.
"Beaucoup de choses se passent dans les observations spatiales pour la foudre", certains pour surveiller la météo et d'autres pour comprendre le phénomène, a déclaré Neubert. "Ensemble, deux années vraiment magnifiques qui s'annoncent."
