I temporali hanno provocato un aumento della radiazione rilevata presso un sito di misurazione situato in cima a una montagna, superando i normali livelli di fondo dei raggi cosmici. Le osservazioni hanno evidenziato la presenza di elettroni che si muovevano a velocità prossime a quella della luce, richiedendo così la considerazione degli effetti relativistici. Inoltre, sono stati rilevati picchi di raggi gamma e neutroni.
Il Centro Ambientale Spaziale, situato in cima al Monte Aragats in Armenia, ha registrato picchi temporanei di radiazione, con un caso che ha raggiunto addirittura dieci volte i livelli di fondo. Sebbene la stazione fosse stata originariamente istituita per studiare particelle cariche provenienti dal Sole e da altri corpi celesti, i picchi osservati sembravano non essere di origine astronomico. Invece, si è scoperto che i picchi coincidessero con i temporali che si verificavano sul sito.
Altri osservatori di raggi cosmici situati in cima alle montagne hanno registrato picchi ancora più significativi, arrivando fino a 100 volte i livelli di fondo. Tuttavia, non tutti disponevano di strumentazioni in grado di coprire l’intera gamma di eventi osservati ad Aragats.
Nel corso di un particolarmente tempestoso anno 2023, sono stati registrati ben 56 eventi noti come Miglioramenti al Terreno dei Temporali (TGE), il numero più alto mai documentato dalla stazione. Questo ha spinto i ricercatori sul campo a condurre approfondite indagini, confermando le loro ipotesi sulla fisica alla base dei TGE e fornendo nuove informazioni sulla loro intensità e portata.
I TGE vengono innescati quando il campo elettrico all’interno delle nubi temporalesche supera una soglia critica, accelerando gli elettroni atmosferici liberi. I raggi cosmici si presentano sotto forma di particelle cariche, come gli elettroni, accelerati a velocità molto elevate da fenomeni astronomici, e di fotoni ad alta energia come i raggi gamma.
Il sito del Monte Aragats è dotato di strumenti in grado di rilevare entrambi i tipi di radiazione, così come neutroni ad alta velocità, che rappresentano un’altra forma di radiazione spaziale. È stato osservato che tutti e tre solitamente aumentano simultaneamente.
Secondo gli autori dello studio, i TGE sono il risultato della formazione di strati all’interno delle nubi temporalesche con cariche opposte, così come di nubi cariche dirette in senso opposto alla superficie terrestre. Queste differenze di carica generano dipoli di elettroni e positroni, le stesse condizioni che portano alla formazione dei fulmini.
I TGE sono più frequenti nelle notti di fine primavera e estate, almeno al Monte Aragats. Durante i temporali, i campi elettrici hanno raggiunto intensità di 2.100 volt per centimetro a soli 50 metri dal suolo, accelerando gli elettroni fino a 60 milioni di elettronvolt di energia cinetica.
La vasta gamma di strumentazioni disponibili ad Aragats ha permesso ai ricercatori di determinare che durante i TGE più intensi i campi elettrici si estendono su diversi chilometri quadrati e raggiungono altezze tali da influenzare un volume di diversi chilometri cubi.
Un database di accesso aperto contenente le osservazioni dei TGE del 2023 è stato creato dagli autori dello studio, offrendo una preziosa risorsa per coloro che desiderano approfondire questi eventi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review D.
