Грозы, несомненно, сильны, но количественно оценить их электрический потенциал сложно. Новое исследование, однако, смогло заглянуть внутрь одной гигантской бури с помощью телескопа, предназначенного для изучения космических лучей, и обнаружило, что оно содержит шокирующие 1, 3 миллиарда вольт, согласно новому исследованию в журнале Physical Review Letters .
Маттео Рини из Физики сообщает, что в прошлом исследователи летали на самолетах или выпускали воздушные шары в грозовые облака, чтобы попытаться измерить их электрический потенциал. Самое большое значение, полученное этими методами, достигло 130 миллионов вольт во время шторма над Нью-Мексико в 1990-х годах.
Но исследователи из Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи, Индия, решили исследовать грозовые тучи, используя нечто более сложное, чем воздушный шар: мюонные детекторы. Мюоны - это заряженные частицы, образующиеся в верхних слоях атмосферы Земли, когда космические лучи, которые постоянно бомбардируют нашу планету, взаимодействуют с различными частицами. Это означает, что идет постоянный дождь из этих энергичных мюонов, постоянно падающих по земле. Однако когда что-то мешает, мюоны теряют энергию, и потерю энергии можно обнаружить с помощью специального оборудования.
Телескоп GRAPES-3 в Институте Тата отслеживает мюоны, обнаруживая более миллиона мюонов в минуту. Но Джордж Дворский из Gizmodo сообщает, что команда добавила к детектору мониторы электрического поля и начала наблюдать штормы, проходящие над головой. Посмотрев на уменьшение энергии мюонов, проходящих через облако, команда может рассчитать величину электрического потенциала внутри бури.
В период с 2011 по 2014 год команда собрала данные о 184 штормах. Они сузили этот список до семи самых больших штормов. Шестеро из них, однако, были сложными штормами, и у вычисления их электрического потенциала были различные проблемы. Однако сильный шторм 1 декабря 2014 года имел правильный профиль для расчета.
Шторм развивался со скоростью 40 миль в час на высоте семь миль над поверхностью Земли и охватывал около 146 квадратных миль. Расчеты, основанные на количестве мюонов, отраженных штормом, показывают, что его потенциал составляет 1, 3 миллиарда вольт, что в 10 раз больше, чем предыдущее максимальное значение для грозы.
«Ученые подсчитали, что грозовые тучи могут иметь потенциал гигантского напряжения в 1920-х годах», - рассказывает соавтор Сунил Гупта из Tata Тиа Гозе в LiveScience . «Но это никогда не было доказано - до сих пор. Количество энергии, хранимой здесь, достаточно для обеспечения всей энергии. нужды такого города, как Нью-Йорк, на 26 минут. Если бы вы могли использовать его ».
Гупта говорит, что шансы найти способ использовать весь этот электрический потенциал маловероятны - энергия настолько интенсивна, что может растопить все, что мы использовали для ее проведения.
Майкл Черри, исследователь космических и гамма-лучей в Университете штата Луизиана в Батон-Руж, говорит Рини в Физике, что метод детектирования мюонов - хорошее начало, но он использует некоторые упрощенные модели штормов для получения своих расчетов. В будущем, по его словам, отправка дронов или воздушных шаров в штормы в сочетании с мюонным детектором может помочь уточнить показания.
Тот факт, что штормы могут проникать в диапазон гигавольт, помогает разгадать одну загадку. С 1990-х годов спутники регистрировали гамма-вспышки, исходящие из высших слоев атмосферы, известные как земные вспышки гамма-излучения. Если грозы обладают электрическим потенциалом в диапазоне гигавольт, это означает, что они достаточно мощны, чтобы разогнать электроны до скоростей, которые могут разбить определенные атомы на части, создавая вспышки.
