Kad Bendžamins Franklins sasēja atslēgu pūķim un aizlidināja to zibens vētrā, viņš īslaicīgi kļuva par ierīci, kas pieslēgta spēcīgākajam Zemes enerģijas ģeneratoram.
Franklins zināja, kā to dara vairums cilvēku, ka pērkona negaiss ir neticami spēcīgs. Pētnieki ir mēģinājuši precīzi noteikt kā jaudīgi vairāk nekā gadsimtu, taču vienmēr ir parādījušies īsi - pat vismodernākie gaisa sensors nav pietiekams, jo pērkona mākoņi ir pārāk lieli un neparedzami izmērāmi.
Tagad rakstā, kas publicēts 15. martā žurnālā Physical Review Letters, Ootijas (Indija) pētnieki ir nākuši klajā ar šokējošu jaunu atbildi - pateicoties nelielu kosmisko staru palīdzībai.
Izmantojot sensoru klāstu, kas paredzēts elektrisko lauku un mūonu intensitātes mērīšanai - smagām daļiņām, kas pastāvīgi nokļūst no Zemes augšējās atmosfēras, sabrūkot, izejot caur matēriju - komanda mērīja liela pērkona mākoņa spriegumu, kas 18 minūtes apgāzās Ooty. Pētnieki atklāja, ka vidēji mākonis tika uzlādēts aptuveni 1,3 gigavoltu elektrības, kas ir 1,3 reizes 10 ^ 9 volti - aptuveni 10 miljonus reižu lielāks spriegums, nekā to nodrošina parastais strāvas kontaktligzda. Ziemeļamerika.
"Tas izskaidro, kāpēc pērkona negaiss ir tik destruktīvs," Live Science pastāstīja pētījuma līdzautors Sunils Gupta, Indijas Tata fundamentālo pētījumu institūta kosmisko staru pētnieks. "Ja jūs izkliedēsit šo milzīgo enerģijas daudzumu caur jebko, tas izraisīs smagus postījumus."
Līst mūoni
Gupta un viņa kolēģi galvenokārt pēta muonus - elektroniem līdzīgas daļiņas, kas veidojas, kosmiskajiem stariem ieplūstot dažādos Zemes atmosfēras atomos. Šīm daļiņām ir apmēram puse elektronu griešanās, bet to svars ir 200 reizes lielāks, un tās ļoti labi iekļūst vielā. Mons, kas līst no atmosfēras, var sekundes daļās nokļūt dziļi okeānā vai jūdzēs pazemē, ja vien tam ir pietiekami daudz enerģijas.
Mēnesi zaudē enerģiju, kad kaut kas nonāk viņu ceļā - teiksim, piemēram, piramīda. 2018. gada sākumā zinātnieki atklāja divas iepriekš nezināmas kameras Gizas Lielās piramīdas iekšpusē, uzstādot muonu detektorus ap struktūru un izmērot, kur daļiņas zaudēja (un nezaudēja) enerģiju. Mūni, kas iet caur piramīdas akmens sienām, zaudēja vairāk enerģijas nekā mūoni, kas šķērsoja lielās, tukšās kameras. Rezultāti ļāva pētniekiem izveidot jaunu piramīdas interjera karti, nenostājot kāju tās iekšpusē.
Gupta un viņa kolēģi izmantoja līdzīgu metodi, lai kartētu enerģiju Ooty negaisa iekšpusē. Tā vietā, lai cīnītos ar akmeni, mūkoni, kas krita caur mākoni, saskārās ar vētrainu elektrisko lauku.
"Pērkona negaisiem ir pozitīvi lādēts slānis augšpusē un negatīvi lādēts slānis apakšā," sacīja Gupta. "Ja pozitīvi uzlādēts muons nokļūst mākonī, kad tas no lietus atmosfēras nokļūst lejā, tas tiks atgrūžots un zaudēs enerģiju."
Izmantojot masonu detektējošu sensoru masīvu un četrus elektriskā lauka monitorus, kas izvietoti vairākās jūdzēs, pētnieki izmērīja vidējo enerģijas kritumu starp muoniem, kas izgāja caur pērkonu un tiem, kas nešķērsoja to. No šī enerģijas zuduma komanda spēja aprēķināt, cik lielu elektrisko potenciālu daļiņas bija izgājušas cauri pērkona mākonī.
Tas bija masīvs.
"Zinātnieki lēsa, ka pērkona negaiss 1920. gados varēja būt gigavolt potenciāls," sacīja Gupta: "Bet tas nekad nav pierādīts - līdz šim brīdim."
Pērkona kartēšana
Kad pētnieki bija zinājuši mākoņa elektrisko potenciālu, viņi gribēja iet soli tālāk un precīzi izmērīt, cik daudz enerģijas pērkons satur, jo tas rēca virs Ooti.
Izmantojot datus no viņu plaši izkliedētajiem elektriskā lauka monitoriem, komanda aizpildīja svarīgu informāciju par mākoni - tas ir, kas brauca aptuveni 40 jūdzes stundā (60 km / h) 7 jūdžu (11,4 kilometru) augstumā virs jūras līmeņa, Paredzētā platība bija 146 kvadrātjūdzes (380 kvadrātkilometri, platība aptuveni sešas reizes pārsniedz Manhetenas lielumu), un maksimālo elektrisko potenciālu sasniedza tikai 6 minūtes pēc parādīšanās.
Bruņojušies ar šīm zināšanām, pētnieki beidzot spēja aprēķināt, ka negaiss nēsā apmēram 2 gigavatus jaudu, padarot šo vienu mākoni jaudīgāku nekā visspēcīgākās pasaules atomelektrostacijas, sacīja Gupta.
"Šeit glabātais enerģijas daudzums ir pietiekams, lai 26 minūtēm nodrošinātu visas enerģijas, piemēram, Ņujorkas, vajadzību pēc enerģijas," sacīja Gupta. "Ja jūs to varētu izmantot. "
Izmantojot pašreizējās tehnoloģijas, tā ir maz ticama perspektīva, Gupta atzīmēja: Šādas vētras izkliedētais enerģijas daudzums ir tik liels, ka tas, iespējams, izkausēs jebkuru vadītāju.
Tomēr negaidīti spēcīgais pērkona negaisa potenciāls varētu palīdzēt nokārtot kosmisko noslēpumu, ko zinātnieki, piemēram, Gupta un viņa kolēģi, ir lūguši gadu desmitiem: Kāpēc satelīti dažreiz atklāj augstas enerģijas gamma starus, kas izplūst no Zemes atmosfēras, kad tiem vajadzētu līst no kosmosa ?
Pēc Gupta teiktā, ja pērkona negaiss patiešām var radīt elektrisko potenciālu, kas ir lielāks par vienu gigavoltu, tie varētu arī pietiekami ātri paātrināt elektronus, lai atmosfērā sadalītos citi atomi, radot gamma staru zibspuldzes.
Šis skaidrojums prasa vairāk pētījumu, lai pārbaudītu tā precizitāti, sacīja Gupta. Pa to laiku noteikti apbrīnojiet nākamo pērkona negaisu, kuru redzat, jo tas ir neizmērojami varens dabas spēks - un, lūdzu, padomājiet vēlreiz pirms lidojat pūķi.
