Burze są z pewnością potężne, ale określenie ich potencjału elektrycznego jest trudne. Nowe badanie pozwoliło jednak zajrzeć głęboko w gigantyczną burzę za pomocą teleskopu zaprojektowanego do badania promieni kosmicznych, stwierdzając, że zawiera ono szokujące 1, 3 miliarda woltów, zgodnie z nowym badaniem w czasopiśmie Physical Review Letters .
Matteo Rini z Physics donosi, że w przeszłości badacze latali samolotami lub wypuszczali balony do chmur burzowych, aby spróbować zmierzyć ich potencjał elektryczny. Największy odczyt dokonany tymi metodami osiągnął wartość 130 milionów woltów podczas burzy nad Nowym Meksykiem w latach 90.
Ale badacze z Tata Institute of Fundamental Research w Mumbaju w Indiach postanowili sondować chmury burzowe przy użyciu czegoś bardziej zaawansowanego niż balon: detektorów mionowych. Miony to naładowane cząstki wytwarzane w górnej atmosferze Ziemi, gdy promienie kosmiczne, które nieustannie bombardują naszą planetę, wchodzą w interakcje z różnymi cząsteczkami. Oznacza to, że na ziemi stale spada deszcz tych mionów energetycznych. Kiedy jednak coś stanie im na drodze, miony tracą energię, a utratę energii można wykryć za pomocą specjalnego sprzętu.
Teleskop GRAPES-3 w The Tata Institute śledzi miony, wykrywając ponad milion mionów na minutę. Ale George Dvorsky z Gizmodo donosi, że zespół dodał do detektora monitory pola elektrycznego i zaczął obserwować nadciągające burze. Analizując zmniejszenie energii mionów przechodzących przez chmurę, zespół może obliczyć ilość potencjału elektrycznego w trakcie burzy.
W latach 2011–2014 zespół przechwycił dane dotyczące 184 sztormów. Zawęzili tę listę do siedmiu największych burz. Sześć z nich było jednak złożonymi burzami, a obliczanie ich potencjału elektrycznego miało różne problemy. Ogromna burza z 1 grudnia 2014 r. Miała jednak odpowiedni profil do obliczeń.
Burza poruszała się z prędkością 40 mil na godzinę na wysokości siedem mil nad powierzchnią Ziemi i obejmowała około 146 mil kwadratowych. Obliczenia oparte na liczbie mionów odpartych przez burzę pokazują, że miał potencjał 1, 3 miliarda woltów, 10 razy więcej niż poprzednio najwyższy odczyt burzy.
„Naukowcy oszacowali, że chmury burzowe mogą mieć potencjał gigavolt w latach dwudziestych XX wieku”, współautorka Sunil Gupta z Tata mówi Tia Ghose z LiveScience . „Ale to nigdy nie zostało udowodnione - do tej pory. Ilość energii zgromadzonej tutaj wystarcza, aby dostarczyć całą moc potrzebuje miasta takiego jak Nowy Jork przez 26 minut. Gdybyś mógł to wykorzystać. ”
Gupta mówi, że szanse na znalezienie sposobu na wykorzystanie całego tego potencjału elektrycznego są mało prawdopodobne - energia jest tak intensywna, że stopiłaby wszystko, co wykorzystaliśmy do jej przeprowadzenia.
Michael Cherry, badacz kosmiczny i promieniowania gamma z Louisiana State University w Baton Rouge, mówi Rini z Physics, że technika wykrywania mionów jest dobrym początkiem, ale opiera się na niektórych uproszczonych modelach burz, aby wyliczyć swoje obliczenia. Mówi, że w przyszłości wysyłanie dronów lub balonów w burzę w połączeniu z detektorem mionów może pomóc w udoskonaleniu odczytów.
Fakt, że burze mogą wspiąć się na zasięg gigavoltów, pomaga rozwiązać jedną tajemnicę. Od lat 90. satelity rejestrują błyski gamma emitowane z wyższych poziomów atmosfery znanej jako ziemskie błyski promieniowania gamma. Jeśli burze mają potencjał elektryczny w zakresie gigawoltów, oznacza to, że są wystarczająco silne, aby przyspieszyć elektrony do prędkości, które mogą rozbić niektóre atomy na kawałki, powodując błyski.
