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Via SpaceWeather.com Chaque seconde, près de 50 éclairs zigzaguent dans le ciel de la Terre. Malgré des siècles d’études, les chercheurs ne savent toujours pas comment les éclairs se déclenchent. Les champs électriques dans les nuages d’orage sont souvent trop faibles pour déclencher une décharge puissante.

Une nouvelle étude publiée dans le Journal of Geophysical Research, intitulée 3D Radio Frequency Mapping and Polarization Observations Show Lightning Flashes Were Ignited by Cosmic-Ray Showers, pourrait avoir résolu le mystère.

« Nous pensons que la plupart des éclairs dans les orages sont déclenchés par des pluies de rayons cosmiques », explique l’auteur principal de l’étude, Xuan-Min Shao, chercheur principal au laboratoire national de Los Alamos, au Nouveau-Mexique.

Pour étudier les premiers moments de la formation des éclairs, Shao et ses collègues ont construit un interféromètre radio baptisé « BIMAP-3D ». Constitué d’un réseau de 8 antennes à Los Alamos, BIMAP-3D peut produire des images tridimensionnelles de la foudre et localiser les éclairs à l’intérieur des nuages d’orage. Voici un exemple :

Il s’agit d’un éclair provenant d’un orage massif qui est passé près de Los Alamos le 30 juillet 2022. BIMAP-3D a imagé plus de 300 éclairs pendant les 90 minutes qu’a duré l’orage. Il s’agit d’un véritable trésor de données.

Les expérimentateurs se sont rendu compte que certains des éclairs observés se produisaient dans des parties de l’orage où les champs électriques étaient trop faibles pour provoquer l’« Initial Breakdown Event » (IBE), l’étincelle initiale qui met la foudre en mouvement. Les théories modernes de l’avalanche relativiste d’électrons ne pouvaient pas expliquer ce qu’ils voyaient. Leurs soupçons se sont rapidement portés sur les rayons cosmiques.

Les rayons cosmiques sont des particules de haute énergie provenant de l’explosion de supernovas lointaines et d’autres événements violents dans le cosmos. Ils frappent constamment l’atmosphère terrestre, créant une pulvérisation secondaire de particules appelée « pluie de rayons cosmiques ». Les lecteurs réguliers connaissent bien ces pluies, car nous les surveillons régulièrement à l’aide des ballons à rayons cosmiques Earth to Sky qui survolent la Californie.

L’un des aspects importants des pluies de rayons cosmiques est qu’elles contiennent de l’antimatière – des positrons – ainsi que des électrons ordinaires. Les cartes d’éclairs en 3D de Los Alamos contiennent des preuves solides de la présence de positrons. Les électrons et les positrons sont courbés dans des directions opposées par le champ magnétique terrestre, de sorte qu’ils laissent des empreintes opposées sur la polarisation des éclairs, que BIMAP-3D a également mesurée.

« Il m’a fallu un certain temps pour comprendre ce phénomène », admet M. Shao. « Au début, je n’ai utilisé que des électrons, mais je n’arrivais pas à expliquer mes observations. Avec les électrons et les positrons, toutes les observations peuvent être expliquées de manière cohérente.

Les positrons ont permis d’établir le bien-fondé des rayons cosmiques. « Le fait qu’une pluie de rayons cosmiques fournisse un chemin ionisé dans le nuage qui manque autrement d’électrons libres favorise fortement la déduction que la plupart des éclairs sont allumés par des rayons cosmiques », écrivent les auteurs.

En fait, on ne sait toujours pas quelle proportion des éclairs terrestres est déclenchée par les rayons cosmiques. Pour améliorer les statistiques, il faut étudier beaucoup plus d’orages avec cette méthode. « Pour ce faire, il faudra disposer d’un grand nombre de données à long terme et de bonne qualité sur la foudre », précise M. Shao.

Adaptation Terra Projects

Source : https://wattsupwiththat.com/

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