Kai Benjaminas Franklinas pririšo raktą prie aitvaro ir paleido jį į žaibišką audrą, jis trumpam tapo prietaisu, prijungtu prie stipriausio žemės generatoriaus.
Franklinas žinojo, kaip dauguma žmonių, kad perkūnija yra nepaprastai galinga. Tyrėjai bandė tiksliai įvertinti kaip galingi daugiau nei šimtmetį, tačiau jų visada pritrūko - net ir patys moderniausi oro jutikliai nėra tinkami, nes griaustiniai yra tiesiog per dideli ir nenuspėjami išmatuoti.
Dabar kovo 15 d. Žurnale „Physical Review Letters“ paskelbtame dokumente Ooty (Indija) tyrėjai pateikė naują šokiruojantį atsakymą - dėl nedidelės kosminių spindulių pagalbos.
Naudodama jutiklių masyvą, skirtą išmatuoti elektrinius laukus ir monų - sunkiųjų dalelių, kurios nuolatos liejasi iš žemės viršutinės atmosferos - ir mažėja, kai jos praeina per materiją, intensyvumą, komanda išmatavo didelio griaustinio, kuris aplenkė Ootį 18 minučių, įtampą. 2014 m. gruodžio 1 d. Tyrėjai nustatė, kad vidutiniškai iš debesies buvo įkrauta maždaug 1,3 gigavolto elektros energijos, tai yra 1,3 karto 10 ^ 9 voltai - maždaug 10 milijonų kartų didesnė įtampa, nei tiekiama įprastame elektros lizde. Šiaurės Amerika.
„Tai paaiškina, kodėl griaustiniai yra tokie griaunantys“, - „Live Science“ pasakojo tyrimo bendraautorius Sunilis Gupta, kosminių spindulių tyrinėtojas Indijos Tata Fundamentaliųjų tyrimų institute. "Jei jūs išsklaidysite šį didžiulį energijos kiekį per ką nors, tai sukels didelę niokojimą".
Lietus lyja
Gupta ir jo kolegos pirmiausia tiria muonus - į elektronus panašias daleles, kurios susidaro, kai kosminiai spinduliai pasislenka į įvairius Žemės atmosferos atomus. Šios dalelės turi maždaug pusę elektronų sukinio, bet yra 200 kartų didesnės už svorį, jos labai gerai įsiskverbia į materiją. Iš atmosferos kritęs muonas gali vos per sekundės dalelę nukeliauti giliai į vandenyną ar myles po žeme, jei tik jam užtenka energijos.
Muonai praranda energiją, kai kažkas kliūva - tarkime, pavyzdžiui, piramidę. 2018 m. Pradžioje mokslininkai atrado dvi anksčiau nežinomas kameras Didžiosios Gizos piramidės viduje, pastatydami muonų detektorius aplink struktūrą ir išmatuodami, kur dalelės prarado (ir neprarado) energijos. Muonai, kertantys piramidės akmens sienas, prarado daugiau energijos nei muonai, kertantys dideles tuščias kameras. Rezultatai leido tyrėjams sukurti naują piramidės interjero žemėlapį nenustačius kojos.
Gupta ir jo kolegos naudojo panašų metodą energijai Ooti griaustinio viduje pažymėti. Užuot ginčijęsi su akmeniu, per debesį krintantys muonai susidūrė su banguotu elektriniu lauku.
"Perkūnijos viršuje yra teigiamai įkrautas sluoksnis, o apačioje - neigiamai įkrautas sluoksnis", - teigė Gupta. "Jei teigiamai įkrautas muonas atsitrenkia į debesį, kai jis liejasi iš viršutinės atmosferos, jis bus atstumtas ir praras energiją".
Naudodamiesi daugybę muonų aptikimo jutiklių ir keturiais elektrinio lauko monitoriais, išsidėsčiusiais keliose myliose, tyrėjai išmatavo vidutinį energijos kritimą tarp monų, praėjusių per griaustinį ir pro tuos, kurie nepraėjo pro jį. Iš šio energijos praradimo komanda sugebėjo apskaičiuoti, kokį elektrinį potencialą dalelės praleido griaustinio debesyje.
Tai buvo didžiulė.
"Mokslininkai apskaičiavo, kad 1920-aisiais griaustiniai galėjo turėti milžinišką potencialą", - teigė Gupta. "Bet tai niekad nebuvo įrodyta - iki šiol".
Žemėlapio perkūnija
Kai tyrėjai žinojo debesies elektrinį potencialą, jie norėjo žengti dar vieną žingsnį ir tiksliai išmatuoti, kiek galios griaustinis nešioja, kai riaumojo virš Ooty.
Naudodama savo plačiai išsklaidytų elektrinio lauko monitorių duomenis, komanda užpildė keletą svarbių duomenų apie debesį - tai buvo, važiuojant maždaug 40 mylių per valandą (60 km / h) 7 mylių (11,4 km) aukštyje virš jūros lygio, buvo apytiksliai apskaičiuotas 146 kvadratinių mylių plotas (380 kvadratinių km, plotas maždaug šešis kartus viršija Manheteno dydį), o maksimalų elektrinį potencialą pasiekė praėjus vos 6 minutėms po pasirodymo.
Apsiginklavę šiomis žiniomis, tyrinėtojai pagaliau sugebėjo apskaičiuoti, kad perkūnija atnešė apie 2 gigavatų galią, todėl šis vienas debesis buvo galingesnis už galingiausias pasaulio atomines elektrines, teigė Gupta.
„Čia sukaupto energijos kiekio pakanka 26 minutėms patenkinti visus tokio miesto kaip Niujorko miesto energijos poreikius“, - teigė Gupta. "Jei galėjai tai panaudoti “.
Esant dabartinėms technologijoms, tai mažai tikėtina perspektyva, pažymėjo Gupta: Tokios audros metu išsklaidytos energijos kiekis yra toks didelis, kad greičiausiai jis ištirpdytų bet kurį laidininką.
Vis dėlto žiauriai stiprus perkūnijos potencialas galėtų padėti išspręsti tokią kosminę paslaptį, kurios mokslininkai, pavyzdžiui, Gupta ir jo kolegos, dešimtmečius klausė: Kodėl palydovai kartais aptinka aukštos energijos gama spindulius, sklindančius iš Žemės atmosferos, kai jie turėtų lieti žemyn iš kosmoso ?
Anot Guptos, jei perkūnija iš tiesų gali sukurti didesnį nei vieno gigavoltinio dydžio elektrinį potencialą, jie taip pat galėtų pakankamai greitai įsibėgėti elektronams, kad galėtų atsiskleisti atmosferoje kiti atomai, sukurdami gama spindulių blykstę.
Šis paaiškinimas reikalauja daugiau tyrimų, kad būtų galima patvirtinti jo tikslumą, sakė Gupta. Tuo tarpu būtinai pasinerkite į kitą matytą griaustinį, nes tai yra nepaprastai galinga gamtos jėga - ir, prašau, gerai pagalvokite prieš skraidydami aitvarą.
