Gyles Lewis
0 
4908
514
Když Benjamin Franklin uvázal klíč na draka a letěl do bouřky, krátce se stal přístrojem zapojeným do nejsilnějšího generátoru energie na Zemi.
Franklin věděl, stejně jako většina lidí, že bouřky jsou neuvěřitelně silné. Vědci se pokusili přesně odhadnout jak výkonný po více než století, ale vždy se zkrátil - dokonce i ty sofistikovanější vzdušné senzory jsou nedostatečné, protože bouřky jsou příliš velké a nepředvídatelné na měření.
Nyní, v příspěvku zveřejněném 15. března v časopise Physical Review Letters, vědci v Ooty v Indii, přišli s šokující novou odpovědí - díky malé pomoci od některých kosmických paprsků. [Electric Earth: Ohromující obrazy blesku]
Použitím řady senzorů určených k měření elektrických polí a intenzity mionů - těžkých částic, které neustále prší dolů z horní zemské atmosféry, rozpadajících se při průchodu hmotou - měřil tým napětí velké bouřky, která se valila přes Ooty po dobu 18 minut 1. prosince 2014. Vědci zjistili, že v cloudu bylo v průměru nabito přibližně 1,3 gigavoltů elektřiny, což je 1,3krát 10 ^ 9 voltů - zhruba 10 miliónkrát více napětí, než je dodáváno běžnou elektrickou zásuvkou v Severní Amerika.
"To vysvětluje, proč jsou bouřky tak destruktivní," řekl spoluautor studie Sunil Gupta, vědec z kosmického záření v indickém Tata Institute of Fundamental Research. "Pokud rozptýlíte toto obrovské množství energie skrze cokoli, způsobí to vážnou devastaci."
Prší miony
Gupta a jeho kolegové primárně studují miony - elektronové částice, které se vytvářejí, když kosmické záření dopadá na různé atomy v zemské atmosféře. Tyto částice mají asi polovinu rotace elektronů, ale 200krát větší váhu a velmi dobře pronikají hmotou. Mion prší z atmosféry může cestovat hluboko do oceánu nebo kilometrů pod zemí za zlomek vteřiny, pokud má dostatek energie.
Muony ztratí energii, když jim něco zabrání - řekněme například pyramida. Na začátku roku 2018 vědci objevili dvě dříve neznámé komory uvnitř Velké pyramidy v Gíze tím, že kolem struktury uspořádali detektory mionů a měřili, kde částice ztratily (a neztratily) energii. Miony procházející kamennými zdmi pyramidy ztratily více energie než miony procházející velkými, prázdnými komorami. Výsledky umožnily vědcům vytvořit novou mapu vnitřku pyramidy, aniž by do ní vstoupili.
Gupta a jeho kolegové použili podobnou metodu k mapování energie uvnitř bouřky Ooty. Místo toho, aby se střetly s kamenem, však miony padající mrakem čelily turbulentnímu elektrickému poli.
"Bouřky mají kladně nabitou vrstvu nahoře a záporně nabitou vrstvu dole," řekl Gupta. "Pokud pozitivně nabitý mion zasáhne mrak, když prší dolů z horní atmosféry, bude odpuzen a ztratí energii." [Infographic: Jak funguje blesk]
Pomocí řady senzorů detekujících muon a čtyř monitorů elektrického pole rozložených na několik kilometrů měřili vědci průměrný pokles energie mezi miony, které prošly bouřkou, a těmi, které jimi neprocházely. Z této energetické ztráty byl tým schopen vypočítat, kolik elektrického potenciálu částice prošly v oblaku hromu.
Bylo to obrovské.
"Vědci odhadli, že bouřky by mohly mít gigavoltový potenciál ve dvacátých letech," řekl Gupta, "ale nikdy se to neprokázalo - až dosud."
Mapování hromu
Jakmile vědci znali elektrický potenciál cloudu, chtěli jít o krok dále a přesně změřit, jakou sílu má hromobití, když řval nad Ooty.
Na základě údajů z jejich široce rozptýlených monitorů elektrického pole vyplnil tým několik důležitých podrobností o cloudu - to znamená, že cestoval zhruba 60 km / h v nadmořské výšce 11,4 km, měl odhadovanou plochu 146 čtverečních mil (380 km čtverečních, oblast přibližně šestkrát větší než Manhattan) a dosáhl svého maximálního elektrického potenciálu pouhých 6 minut poté, co se objevil.
Vyzbrojeni těmito znalostmi vědci konečně dokázali spočítat, že bouřka nesla asi 2 gigawatty energie, díky čemuž byl tento jediný mrak výkonnější než nejsilnější jaderné elektrárny na světě, uvedl Gupta..
"Množství energie, které je zde uloženo, je dostatečné pro zásobování všech energetických potřeb města jako je New York po dobu 26 minut," řekl Gupta. "Li můžete to využít. “
U současné technologie je to nepravděpodobná vyhlídka, poznamenal Gupta: Množství energie rozptýlené takovou bouří je tak vysoké, že by pravděpodobně roztavilo jakýkoli dirigent.
Přesto by násilně silný potenciál bouřek mohl pomoci urovnat kosmické tajemství, které vědci jako Gupta a jeho kolegové žádali po celá desetiletí: Proč satelity někdy detekují vysokoenergetické paprsky gama vystřelující ze zemské atmosféry, když by měly pršet z vesmíru?
Podle Gupty, pokud bouřky mohou skutečně vytvořit elektrický potenciál větší než jeden gigavolt, mohly by také urychlit elektrony dostatečně rychle, aby od sebe oddělily další atomy v atmosféře a vytvořily gama záblesky.
Toto vysvětlení vyžaduje další výzkum k ověření jeho přesnosti, uvedl Gupta. Mezitím nezapomeňte obdivovat příští bouřku, kterou vidíte, protože je to nepochopitelně mocná přírodní síla - a prosím, zamyslete se před létáním draka dvakrát..
- 5 nepolapitelných částic, které se mohou skrývat ve vesmíru
- Red Sprite Lightning odhalil na úžasných fotografiích
- Fotografie: Nejsilnější bouře ve sluneční soustavě
Původně publikováno dne .