X-Ray and Gamma Radiation of Lightning Discharge: Orbital Observations and Laboratory Simulation in Experiments with Long Sparks

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Problems associated with observations and interpretation of the physical mechanisms underlying the generation of hard electromagnetic radiation from lightning discharges are considered. A review of modern problems of understanding the nature of atmospheric flashes of gamma radiation from the Earth’s atmosphere is given. The results of orbital observations, in particular, on the Vernov satellite, are analyzed. The possibilities of orbital observations of atmospheric gamma-ray flashes on CubeSat spacecraft are discussed, and a description of the recording equipment is given. The technique of a laboratory experiment with long sparks, which simulates electrical discharges in thunderclouds, is considered.

About the authors

E. A. Mareev

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia

Yu. V. Shlyugaev

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia

M. V. Shatalina

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia

F. G. Sarafanov

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia

V. V. Bogomolov

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics; Faculty of Physics, Moscow State University

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

A. F. Iyudin

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Moscow State University

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia

S. I. Svertilov

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Moscow State University; Faculty of Physics, Moscow State University

Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

I. V. Yashin

Faculty of Physics, Moscow State University

Author for correspondence.
Email: sis@coronas.ru
Moscow, Russia

References

  1. T. Enoto, Yu. Wada, Y. Furuta, et al., Nature 551, 481 (2017).
  2. J. R. Dwyer, H. K. Rassoul, M. Al-Dayeh, et al., Geophys. Res. Lett. 31, L05119 (2004).
  3. D. M. Smith, AIP Conference Proceedings 1118, 34 (2009).
  4. A. Chilingarian, A. Daryan, K. Arakelyan, A. Hovhannisyan, B. Mailyan, Phys. Rev. D 82 (4), 043009 (2011).
  5. J. R. Dwyer, J. Geophys. Res. 117 (A2) (2012).
  6. E. Stadnichuk, E. Svechnikova, A. Nozik, et al. J. Geophys. Res.: Atmospheres 126(24) (2021).
  7. M. Briggs, S. Xiong, V. Connaughton, et al., J. Geophys. Res. 118, 3805–3830 (2013).
  8. A. Chilingarian, J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 107, 68–76 (2014).
  9. В. В. Богомолов, М. И. Панасюк, С. И. Свертилов и др. Космические исследования Т. 55, № 3, 169–178 (2017).
  10. N. A. Bogatov, V. S. Syssoev, D. I. Sukharevsky, A. I. Orlov, V. A. Rakov, E. A. Mareev, J. Geophys. Res.: Atmospheres 127, e2021JD035870 (2022).
  11. N. A. Bogatov, A. Y. Kostinskiy, V. S. Syssoev, et al., J. Geophys. Res.: Atmospheres 123, e2019JD031826 (2020).
  12. M. E. Gushchin, S. V. Korobkov, I. Yu. Zudin, Geophys. Res. Lett. 48, e2020GL092108 (2021).
  13. G. J. Fishman, P. N. Bhat, R. Mallozzi, et al. Science 264 (5163), 1313–1316 (1994).
  14. T. Neubert, TEA-IS Conference Thunderstorm Effects on the Atmosphere-Ionosphere System (Copenhagen. Programme, p. 80, 2016).
  15. M. S. Briggs, J. M. Wersinger, M. Fogle Jr., S. Biaz, P. Jenke, American Geophysical Union, Fall Meeting 2015, AE33A-0481 (2015).
  16. D. Tierney, M. S. Briggs, G. Fitzpatrick, et al., J. Geophys. Res. 118, 6644–6650 (2013).
  17. J. P. Norris, J. T. Bonnell, D. Kazanas, et al., Astrophys. J. 627, 324–345 (2005).
  18. B. W. Grefenstette, D. M. Smith, B. J. Hazelton, L. I. Lopez, J. Geophys. Res. 114(A02314) (2009).
  19. M. Marisaldi, F. Fuschino, M. Tavani, et al., J. Geophys. Res. 119, 1337–1355 (2014).
  20. J. R. Dwyer, J. Geophys. Res. 117(A2) (2012).
  21. E. K. Svechnikova, N. V. Ilin, E. A. Mareev, A. A. Chilingarian, J. Geophys. Res.: Atmospheres. 126, e2019JD030895 (2021).
  22. E. Svechnikova, 17th International Conference on Atmospheric Electricity (ICAE 2022) (Tel Aviv, Israel, June 19–24, 2022, abstract ID 4138).
  23. G. D. Moss, V. P. Pasko, N. Liu, G. Veronis J. Geophys. Res. 111(A2) (2006).
  24. M. S. Briggs, V. Connaughton, C. Wilson-Hodge, et al. Geophys. Res. Lett. 38(2) (2011).
  25. U. S. Inan, S. C. Reising, G. J. Fishman, J. M. Horack, Geophys. Res. Lett. 23, № 9, 1017–1020 (1996).
  26. S. Celestin, V. P. Pasko, J. Geophys. Res. 116, A03315 (2011).
  27. A. V. Gurevich, G. M. Milikh, R. Roussel-Dupre, Phys. Lett. A 165, 463–468 (1992).
  28. R. Roussel-Dupre, A. V. Gurevich, J. Geophys. Res. 101, № A2, 2297–2311 (1996).
  29. R. Roussel-Dupre, E. Symbalisty, Y. Taranenko, V. Yukhi-muk, J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 60, 917–940 (1998).
  30. M. Fullekrug, R. Roussel-Dupre, E. M. D. Symbalisty, et al., Atmos. Chem. Phys. 11, 7747–7754 (2011).
  31. M. Fullekrug, I. Kolmasova, O. Santolik, et al., Environ. Res. Lett. 8, 035027 (2013).
  32. В. А. Садовничий, М. И. Панасюк, И. В. Яшин и др., Астрономический вестник, Т. 45. № 1, 5–31 (2011).
  33. М. И. Панасюк, С. И. Свертилов, В. В. Богомолов и др., Космические исследования, Т. 54, № 4, 277–285 (2016).
  34. М. И. Панасюк, С. И. Свертилов, В. В. Богомолов и др., Космические исследования, Т. 54, № 5, 369–376 (2016).
  35. В. А. Садовничий, A. М. Aмелюшкин, В. Ангелопулос и др., Космические исследования, Т. 51, № 6, 470–477 (2013).
  36. В. В. Богомолов, А. В. Богомолов, Ю. Н. Дементьев и др., Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия, Т. 74, № 6, 135–141 (2019).
  37. М. И. Панасюк, М. В. Подзолко, В. В. Калегаев и др., Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, астрономия, Т. 73. № 6. С. 104–111 (2018).
  38. В. А. Садовничий, М. И. Панасюк, В. М. Липунов, и др., Космические исследования, Т. 57, № 1, 46–56 (2019).
  39. S. Svertilov, V. Bengin, V. Bogomolov, et al., E3S Web of Conferences, 196: 02019.https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019602019
  40. P. O. Kochkin, C. V. Nguyen, A. P. J. van Deursen, U. Ebert, J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 425202 (2012).
  41. P. O. Kochkin, A. P. J. van Deursen, U. Ebert, J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 145203 (2014).
  42. P. O. Kochkin, A. P. J. van Deursen, U. Ebert, J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 025205 (2015).
  43. C. V. Nguyen, A. P. J. van Deursen, U. M. Elbert, J. Phys. D 41, 23, 234012 (2008).
  44. M. Rahman, V. Cooray, N. A. Ahmad, et al., Geophys. Res. Lett. 35, L06805 (2008).
  45. J. R. Dwyer, H. K. Rassoul, Z. Saleh, M. A. Uman, J. Jerauld, J. A. Plumer, Geophys. Res. Lett. 32, no. L20809 (2005).
  46. N. Ostgaard, B. E. Carlson, R. S. Nisi, T. Gjesteland, O. Grondahl, A. Skeltved, N.G. Lehtinen, A. Mezentsev, M. Marisaldi, P. Kochkin, J. Geophys. Res. Atmos. 121, 2939–2954.https://doi.org/10.1002/2015JD024394
  47. Yu. V. Shlyugaev, F. A. Kuterin, E. K. Svechnikova, V. A. Rakov, V. S. Syssoev, 16th International Conference on Atmospheric Electricity (Nara, Japan, 2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (126KB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (241KB)
6.

Download (1MB)

Copyright (c) 2023 Е.А. Мареев, Ю.В. Шлюгаев, М.В. Шаталина, Ф.Г. Сарафанов, В.В. Богомолов, А.Ф. Июдин, С.И. Свертилов, И.В. Яшин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».