Amikor Benjamin Franklin kulcsot kötött egy sárkányhoz, és villámlássá repítette, röviden készüléké vált, amelyet a Föld legerősebb áramfejlesztőjéhez csatlakoztattak.
Franklin, mint a legtöbb ember, tudta, hogy a zivatarok hihetetlenül erősek. A kutatók megpróbálták pontosan becsülni hogyan több mint egy évszázados teljesítményű, de mindig rövidesen jönnek létre - még a legkifinomultabb levegőben lévő érzékelők sem megfelelőek, mert a mennydörgés túl nagy és kiszámíthatatlan a méréshez.
Most, a Physical Review Letters folyóiratban, március 15-én megjelent cikkben az indiai Ooty kutatói sokkoló új választ találtak - néhány kozmikus sugarak kis segítségének köszönhetően.
Az elektromos mezők és a muonok intenzitásának mérésére szolgáló érzékelők sorozatával - a nehéz részecskékkel, amelyek folyamatosan esnek le a Föld felső atmoszférájából, lebomlanak, amikor áthaladnak az anyagon - a csapat megmérte egy nagy mennydörgés feszültségét, amely 18 percig az Ooty fölé gurult. 2014. december 1-jén. A kutatók megállapították, hogy a felhő átlagosan kb. 1,3 gigavolttal van töltve elektromos árammal, ami 1,3-szorosa 10 ^ 9 volt - körülbelül tízmilliószor nagyobb feszültséggel rendelkezik, mint egy tipikus konnektorból. Észak Amerika.
"Ez magyarázza, hogy a mennydörgés olyan romboló" - mondta a Live Science elnevezésének egyik szerzője, Sunil Gupta, az indiai Tata Alapvető Kutatási Intézet kozmikus sugárkutatója. "Ha bármi módon eloszlatja ezt a hatalmas energiamennyiséget, akkor súlyos pusztítást okozhat."
Esik a muons
Gupta és kollégái elsősorban a muonokat tanulmányozzák - elektronszerű részecskék, amelyek akkor készülnek, amikor a kozmikus sugarak a Föld légkörének különböző atomjaiba kóborolnak. Ezeknek a részecskéknek körülbelül az elektronok centrifugálásának fele van, de a tömegük 200-szorosa, és nagyon jól képesek behatolni az anyagba. A légkörből eső muon egy másodperc töredéke alatt eljuthat mélyen az óceánba vagy a föld alatti mérföldekbe, amíg elegendő energiával rendelkezik.
A muonok veszítik az energiájukat, amikor valami útba kerül - mondjuk például egy piramishoz. 2018 elején a tudósok két korábban ismeretlen kamrát fedeztek fel a giza-i nagy piramison belül úgy, hogy muondetektorokat állítottak fel a szerkezet körül, és meghatározták, hogy a részecskék hol veszítették el (és nem veszítették el) az energiát. A piramis kőfalán áthaladó muonok több energiát veszítettek, mint a nagy, üres kamrákat áthaladó muonok. Az eredmények lehetővé tették a kutatók számára, hogy új térképet készítsenek a piramis belsejéről anélkül, hogy lábát behelyeznék benne.
Gupta és kollégái hasonló módszert alkalmaztak az Ooty mennydörgés belsejében lévő energia feltérképezésére. A kővel való küzdelem helyett a felhőkön át eső muonok azonban viharos elektromos mezővel szembesültek.
"A zivataroknak pozitív töltésű rétegük van a tetején, és negatív töltésű réteg van alul" - mondta Gupta. "Ha egy pozitív töltésű muon eléri a felhőt, miközben esik az eső a légkör felső részéből, akkor taszításra kerül és veszít az energia."
Számos muon-érzékelő érzékelő és négy, több mérföldre elosztott elektromos mező-monitor használatával a kutatók meghatározták az energia átlagos csökkenését a mennydörgésen áthaladó és a rajta nem áthaladó muonok között. Ebből az energiaveszteségből a csapat képes volt kiszámítani, hogy a részecskék mennyi elektromos potenciált haladtak át a mennydörgés felhőjében.
Ez hatalmas volt.
"A tudósok becslése szerint a mennydörgés az 1920-as években gigavolt-potenciállal rendelkezhet" - mondta Gupta. "De soha nem bizonyították - eddig."
A mennydörgés feltérképezése
Miután a kutatók megismerték a felhő elektromos potenciálját, egy lépéssel tovább akartak lépni, és pontosan meg kellett mérni, hogy a mennydörgés mennyire hajtja az Ootyt.
A széles körben eloszlatott elektromos mezőmonitorok adatainak felhasználásával a csoport néhány fontos adatot kitöltött a felhőről - azaz kb. 40 km / h (60 km / h) sebességgel haladt meg a tenger tengerszint feletti 7 mérföld (11.4 kilométer) tengerszint feletti magasságban, becsült területe 146 négyzet mérföldes volt (380 négyzetkilométer, a Manhattan méretének körülbelül hatszorosa), és maximális elektromos potenciálját csak 6 perccel a megjelenése után érte el.
Ezzel a tudással felfegyverkezve a kutatók végül képesek voltak kiszámítani, hogy a zivatar körülbelül 2 gigawatt teljesítményt bocsátott ki, így ez az egyetlen felhő erősebbé vált, mint a világ legerősebb atomerőművei - mondta Gupta.
"Az itt tárolt energiamennyiség elegendő egy olyan város energiaellátásának kielégítéséhez, mint a New York City, 26 percig" - mondta Gupta. "Ha használhatnád. "
A jelenlegi technológiával ez valószínűtlen kilátás, jegyezte meg Gupta: Egy ilyen vihar által eloszlatott energia olyan magas, hogy valószínűleg minden vezetőt megolvaszt.
Ennek ellenére a zivatarok hevesen hatalmas potenciálja segíthet rendezni egy olyan kozmikus rejtélyt, amelyet a tudósok, mint Gupta és munkatársai évtizedek óta kérdeznek: Miért észlelnek műholdak néha nagy energiájú gammasugarakat, amelyek robbantanak ki a Föld légköréből, amikor esik az eső az űrből? ?
Gupta szerint ha a zivatarok valóban egy gigavoltnál nagyobb elektromos potenciált tudnak létrehozni, akkor az elektronok is elég gyorsan felgyorsíthatják a légkörben található egyéb atomok széttörését, és gamma-sugárvillanást eredményezhetnek.
Ez a magyarázat további kutatást igényel a pontosságának igazolására - mondta Gupta. Időközben ne felejtsen el csodálkozni a következő látványos mennydörgéssel, mert ez egy elfogadhatatlanul erõteljes természeti erõ - és kérlek, gondolj át kétszer, mielõtt egy sárkány repülne.
