Découvert «par accident» par le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA en 2010, la foudre sombre est un sous-produit étonnamment puissant - mais invisible - des orages dans l'atmosphère terrestre. Contrairement à la foudre normale, cependant, la foudre sombre est invisible à nos yeux et ne rayonne pas de chaleur ou de lumière - au lieu de cela, elle libère des éclats de rayonnement gamma.
De plus, ces explosions de rayons gamma se produisent à des altitudes relativement basses bien dans les nuages d'orage eux-mêmes. Cela signifie que les pilotes d'avion et les passagers volant à travers des orages peuvent être exposés aux rayons gamma de la foudre sombre, qui sont suffisamment énergiques pour traverser la coque d'un avion ... ainsi que tout ou n'importe qui à l'intérieur. Pour découvrir comment une telle exposition à la foudre sombre pourrait affecter les voyageurs aériens, le U.S.Naval Research Laboratory (NRL) effectue des tests de modélisation informatique en utilisant son logiciel pour l'optimisation des détecteurs de rayonnement - SWORD, pour faire court.
Les éclairs de rayons gamma terrestres (TGF) sont des éclats de rayons gamma et de faisceaux de particules et d'antimatière extrêmement infra-millisecondes. Identifiés pour la première fois en 1994, ils sont associés à de forts orages et à la foudre, bien que les scientifiques ne comprennent pas pleinement les détails de la relation avec la foudre. Les derniers modèles théoriques de TGF suggèrent que l'accélérateur de particules qui crée les rayons gamma est situé profondément dans l'atmosphère, à des altitudes entre six et dix milles, à l'intérieur de nuages de tonnerre et à portée d'avions civils et militaires.
Ces modèles suggèrent également que les faisceaux de particules sont suffisamment intenses pour déformer et effondrer le champ électrique dans les orages et peuvent donc jouer un rôle important dans la régulation de la production de la foudre visible. Contrairement à la foudre visible, les faisceaux TGF sont suffisamment larges - peut-être environ un demi-mile de large au sommet de l'orage - pour ne pas créer un canal de plasma chaud et un flash optique; d'où le nom, "éclair sombre".
Une équipe de chercheurs de la Division des sciences spatiales du LNR, dirigée par le Dr J. Eric Grove de la branche HESE (High Energy Space Environment), étudie l'environnement de rayonnement à proximité des orages et des éclairs sombres. À l'aide du calorimètre construit par NRL sur le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, ils mesurent le contenu énergétique de la foudre sombre et, pour la première fois, utilisent des rayons gamma pour géolocaliser les éclairs.
Dans une prochaine étape, le Dr Chul Gwon de la branche HESE utilise le logiciel NRL pour l'optimisation des détecteurs de rayonnement (SWORD) pour créer les toutes premières simulations d'un éclair éclair frappant un Boeing 737. Il peut calculer la dose de rayonnement à les passagers et l'équipage de ces simulations de Monte Carlo. Les estimations précédentes ont indiqué qu'il pourrait être aussi élevé que l'équivalent de centaines de radiographies pulmonaires, selon l'intensité du flash et la distance jusqu'à la source.
Les simulations SWORD permettent aux chercheurs d'étudier en détail les effets des variations d'intensité, de spectre et de géométrie du flash. L’équipe du Dr Grover assemble maintenant des détecteurs qui seront embarqués sur des ballons et des avions spécialisés dans des orages pour mesurer le flux de rayons gamma in situ. Les premiers vols en montgolfière devraient avoir lieu cet été.
Source: NRL News
