Benjamin Franklin bir uçurtmanın anahtarını bağlayıp şimşekli bir fırtınaya uçtuğunda, kısa bir süre için Dünya'daki en güçlü güç jeneratörüne takılı bir cihaz haline geldi.
Franklin, çoğu insanın yaptığı gibi, fırtınaların inanılmaz derecede güçlü olduğunu biliyordu. Araştırmacılar kesin olarak Nasıl bir yüzyıldan fazla güçlüdür, ancak her zaman kısa sürede ortaya çıkmıştır - en karmaşık havadaki sensörler bile yetersizdir, çünkü fırtına bulutları ölçülemeyecek kadar büyük ve tahmin edilemezdir.
Şimdi, 15 Mart'ta Fiziksel İnceleme Mektupları dergisinde yayınlanan bir makalede, Ooty, Hindistan'daki araştırmacılar, bazı kozmik ışınların küçük bir yardımı sayesinde şok edici yeni bir cevap buldular.
Elektrik alanlarını ve müonların yoğunluğunu ölçmek için tasarlanmış bir dizi sensör kullanarak - Dünya'nın üst atmosferinden sürekli olarak yağmur yağan, maddeden geçerken çürüyen ağır parçacıklar - takım, Ooty üzerinde 18 dakika boyunca dönen büyük bir gök gürültüsünün voltajını ölçtü Araştırmacılar, bulutun ortalama olarak 1,3 gigavoltluk bir elektrikle şarj edildiğini buldular, bu da 1,3 kat 10 ^ 9 volt - tipik bir elektrik prizinden sağlanan kabaca 10 milyon kat daha fazla voltaj Kuzey Amerika.
Hindistan'ın Tata Temel Araştırma Enstitüsü'nden kozmik ışın araştırmacısı Sunil Gupta, “Bu, gök gürültüsünün neden bu kadar yıkıcı olduğunu açıklıyor” dedi. Diyerek şöyle devam etti: "Bu büyük miktarda enerjiyi herhangi bir şeyle dağıtırsanız, ciddi bir yıkıma neden olur."
Müon yağıyor
Gupta ve meslektaşları öncelikle kozmik ışınlar Dünya atmosferindeki çeşitli atomlara daldığında oluşan muonları - elektron benzeri parçacıkları inceler. Bu parçacıklar elektronun yaklaşık yarısının ancak ağırlığının 200 katına sahiptir ve nüfuz eden maddede çok iyidir. Atmosferden yağan bir müon, yeterli enerjiye sahip olduğu sürece okyanusun derinliklerine veya yeraltındaki kilometrelere sadece bir saniyenin kısa bir bölümünde seyahat edebilir.
Müonlar bir şey yoluna girdiğinde enerjilerini kaybederler - örneğin, bir piramit. 2018'in başlarında, bilim adamları yapının etrafına müon dedektörleri kurarak ve parçacıkların nerede enerji kaybettiğini (ve kaybetmediğini) ölçerek Giza Büyük Piramidi içinde daha önce bilinmeyen iki oda keşfettiler. Piramidin taş duvarlarından geçen müonlar, büyük, boş odalardan geçen müonlardan daha fazla enerji kaybetti. Sonuçlar araştırmacılara piramidin içinin içine yeni bir harita koymadan yeni bir harita oluşturma imkanı verdi.
Gupta ve meslektaşları, Ooty gök gürültüsü bulutunun içindeki enerjiyi haritalamak için benzer bir yöntem kullandılar. Bununla birlikte, taşla mücadele etmek yerine, buluttan düşen müonlar çalkantılı bir elektrik alanı ile karşı karşıya kaldı.
Gupta, "Fırtınaların üstünde pozitif yüklü bir tabaka ve altta negatif yüklü bir tabaka var." Dedi. "Üst atmosferden yağarken pozitif yüklü bir müon buluta çarparsa, itilir ve enerji kaybedilir."
Araştırmacılar, bir dizi müon algılayıcı sensör ve birkaç mil boyunca yayılmış dört elektrik alan monitörü kullanarak, gök gürültüsünden geçen ve onun içinden geçmeyen müonlar arasındaki ortalama enerji düşüşünü ölçtüler. Bu enerji kaybından, ekip parçacıkların gök gürültüsü bulutunda ne kadar elektrik potansiyeli geçirdiğini hesaplayabildi.
Çok büyüktü.
"Bilim adamları gök gürültülü fırtınaların 1920'lerde gigavolt potansiyeline sahip olabileceğini tahmin ediyorlardı," dedi Gupta, "Ama şimdiye kadar hiç kanıtlanmadı."
Gök gürültüsünü haritalama
Araştırmacılar bulutun elektrik potansiyelini öğrendikten sonra, bir adım daha ileri gitmek ve yıldırım bulutunun Ooty üzerinde kükrediğini ne kadar güç taşıdığını tam olarak ölçmek istediler.
Ekip, yaygın olarak dağılmış elektrik alan monitörlerinden gelen verileri kullanarak, bulutla ilgili bazı önemli ayrıntıları doldurdu - bu, deniz seviyesinden 7 mil (11,4 kilometre) yükseklikte yaklaşık 60 km / s hızla gidiyordu, 146 kilometrekarelik bir alana (380 km kare, Manhattan'ın yaklaşık altı katı büyüklüğünde bir alana) sahipti ve ortaya çıktıktan sadece 6 dakika sonra maksimum elektrik potansiyeline ulaştı.
Bu bilgiye dayanarak, araştırmacılar nihayet fırtınanın yaklaşık 2 gigawatt'lık bir güç taşıdığını hesaplamayı başardılar ve Gupta bu tek bulutu dünyanın en güçlü nükleer santrallerinden daha güçlü hale getirdi.
Gupta, "Burada depolanan enerji miktarı, New York gibi bir şehrin 26 dakika boyunca tüm güç ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli." Dedi. "Eğer kullanabilirsiniz. "
Şimdiki teknoloji ile bu beklenmedik bir ihtimal, Gupta şunları kaydetti: Böyle bir fırtına tarafından dağıtılan enerji miktarı o kadar yüksektir ki muhtemelen herhangi bir iletkeni eritir.
Yine de, fırtınaların şiddetle güçlü potansiyeli, Gupta ve meslektaşları gibi bilim adamlarının on yıllardır sorduğu kozmik bir gizemin yerleşmesine yardımcı olabilir: Uydular neden bazen uzaydan yağmur yağması gerektiğinde Dünya atmosferinden patlayan yüksek enerjili gama ışınlarını tespit ediyor? ?
Gupta'ya göre, gök gürültülü fırtınalar gerçekten de bir gigavolttan daha büyük bir elektrik potansiyeli yaratabilirse, atmosferdeki diğer atomları parçalayacak kadar hızlı bir şekilde elektronları hızlandırabilir ve gama ışını flaşları üretebilirler.
Gupta, bu açıklamanın doğruluğunu doğrulamak için daha fazla araştırma gerektirdiğini söyledi. Bu arada, gördüğünüz bir sonraki gök gürültüsüne hayret ettiğinizden emin olun, çünkü bu doğanın dayanılmaz bir gücüdür - ve lütfen uçurtma uçurmadan önce iki kez düşünün.
