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Locais dos detectores na central nuclear de Kashiwazaki-Kariwa. Círculos laranjas mostram os detectores A – C, os postes de monitoramento de círculos azuis (MPs) e a estrela verde a posição estimada onde o TGF ocorreu. O tamanho dos círculos azuis indica a dose da presente TGF. Cruzadas vermelhas e elipses de linhas tracejadas mostram as posições das descargas elétricas e seus erros relatados pelo JLDN, respectivamente. Os números 1 a 3 indicam a ordem temporal dessas descargas. Detector B e MP6 são instalados co-espaciais. Os dados da MP8 não estavam disponíveis no presente estudo. Crédito: Wada et al.
O relâmpago é um fenômeno único e fascinante que vem sendo estudado há séculos. Embora agora tenhamos uma melhor compreensão desse espetáculo que ocorre naturalmente, muitos dos seus segredos ainda não foram descobertos.
Por várias décadas, os pesquisadores sabem que os raios são acompanhados por flashes de raios gama, um tipo de radiação eletromagnética. Esses flashes podem estar voltados para baixo (isto é, direcionados para o solo) ou virados para cima (isto é, direcionados para cima no espaço).
A maioria dos estudos anteriores observou esses flashes do espaço e, portanto, concentrou-se principalmente nos flashes de raios gama voltados para cima. Em um novo estudo intrigante, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tóquio e outras universidades japonesas investigaram as emissões de raios gama que ocorrem durante tempestades pela primeira vez. Seu artigo, publicado na Physical Review Letters , confirma que os flashes voltados para baixo são os mesmos que os direcionados para cima, e que não são prejudiciais para as pessoas na Terra.
"Desde 1990, intensas emissões de raios gama chamadas de flashes de raios gama terrestres (TGFs) têm sido observados por satélites em órbita coincidentes com descargas elétricas", disse Yuuki Wada, um dos pesquisadores que realizou o estudo, à Phys.org. "Enquanto eles geralmente são direcionados de tempestades para o espaço, alguns deles, chamados TGFs para baixo, vão para o chão. No entanto, era difícil medir seus fluxos de raios gama no solo porque os TGFs descendentes ocorrem mais perto dos detectores de raios gama. e saturá-los ".
Em seu estudo, Wada e seus colegas estudaram flashes de raios gama que ocorreram em 24 de novembro de 2017 durante uma forte tempestade de inverno. Naquela data, os detectores de radiação instalados ao nível do mar na Central Nuclear de Kashiwazaki-Kariwa, no Japão, detectaram uma forte explosão de raios gama, que coincidiu com uma descarga elétrica poderosa. Ao estudar os dados coletados por esses detectores, os pesquisadores reuniram as primeiras observações de TGFs relacionadas a raios direcionadas ao solo.
"Nós usamos dois tipos de detectores de radiação", explicou Wada. "Um tem melhor resolução de tempo e sensibilidade a raios gama, mas pode ser facilmente saturado por altos fluxos de TGFs. É usado para confirmar a ocorrência de TGFs. O outro é dosímetros de gás operados pela Tokyo Electric Power Company Holdings. Eles têm resolução temporal menor que a anterior, mas com taxas de raios gama muito mais altas "
Notavelmente, Wada e seus colegas são os primeiros a medir com sucesso doses de radiação no solo de TGFs voltadas para baixo. Além disso, medindo os raios usando múltiplos dosímetros de gás, eles conseguiram dados de alta qualidade em múltiplos pontos de observação.
Os pesquisadores foram capazes de verificar a precisão das simulações de Monte Carlo que criaram, que eram comparáveis aos dados de alta qualidade. Isso, finalmente, permitiu que eles descobrissem as principais características físicas das TGFs voltadas para baixo, incluindo sua origem na nuvem tempestuosa.
"TGFs são pensados para se originar de elétrons energéticos acelerando no relâmpago", disse Wada. "No entanto, a atmosfera densa na Terra impede que os elétrons obtenham energia relativista. Estamos convencidos de que observações de TGFs descendente terão um papel importante para encontrar respostas a essa questão, porque elas podem ser observadas por múltiplos e mais próximos aparelhos terrestres".
As observações recolhidas por Wada e seus colegas têm inúmeras implicações interessantes. Em primeiro lugar, o seu trabalho confirma que as TGF descendente são intrinsecamente o mesmo fenómeno que as TGFs ascendentes que foram anteriormente observadas a partir do espaço.
Seus resultados também sugerem que as TGFs são razoavelmente seguras para pessoas no solo na área onde está ocorrendo uma tempestade. Por outro lado, o local dentro de uma nuvem de origem do TFG pode não ser muito seguro.
Além de ampliar nossa compreensão das explosões de raios gama que acontecem durante tempestades, o estudo realizado por essa equipe de pesquisadores revelou algumas limitações dos detectores que são comumente usados para coletar dados durante tempestades elétricas. Isso poderia informar o desenvolvimento de novas ferramentas para melhorar a detecção, levando à coleta de dados de alta qualidade usando monitores de radiação.
Vídeo: https://youtu.be/ItuR0HOehqk
"Nosso grupo está agora criando uma nova rede de monitoramento de radiação na cidade de Kanazawa, no Japão, que é famosa por raios de inverno poderosos e freqüentes", disse Teru Enoto, outro pesquisador envolvido no estudo, à Phys.org. "Essa rede nos fornecerá um número muito maior de eventos de alta energia no raio, semelhante a esse evento. Também estamos colaborando com os apoiadores cidadãos para cobrir uma área mais ampla com detectores de radiação portáteis. Estamos muito entusiasmados em revelar mistérios de raios através de nossos abordagem de apoio aos cidadãos e ciência aberta ".
Fonte: Physics.org News / por Ingrid Fadelli, Phys.org / 27-08-2019
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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