Keď Benjamin Franklin zviazal kľúč s drakom a letel do bleskovej búrky, krátko sa stal prístrojom zapojeným do najsilnejšieho zdroja energie na Zemi.
Franklin vedel, tak ako väčšina ľudí, že búrky sú neuveriteľne silné. Vedci sa snažili presne odhadnúť ako Je výkonný viac ako storočie, ale vždy sa dostal krátko - aj tie najnáročnejšie senzory vo vzduchu sú neprimerané, pretože blesky sú príliš veľké a nepredvídateľné na meranie.
Vedci v indickom Ooty teraz v novinách publikovaných 15. marca v časopise Physical Review Letters prišli s šokujúcou novou odpoveďou - vďaka malej pomoci od niektorých kozmických lúčov.
Použitím súboru senzorov určených na meranie elektrických polí a intenzity miónov - ťažké častice, ktoré neustále pršajú dole z vrchnej atmosféry Zeme, ktoré sa pri priechode hmotou rozpadajú - tím zmeral napätie veľkého blesku, ktorý sa valil cez Ooty počas 18 minút. 1. decembra 2014. Vedci zistili, že v priemere bol oblak nabitý asi 1,3 gigavolty elektriny, čo je 1,3-krát 10 ^ 9 voltov - približne 10 miliónov krát viac napätia, ako je dodávané z typickej elektrickej zásuvky v Severná Amerika.
„Toto vysvetľuje, prečo sú blesky také deštruktívne,“ uviedla Live Science spoluautorka štúdie Sunil Gupta, výskumkyňa kozmického žiarenia v indickom Tata Institute of Fundamental Research. „Ak rozptýlite toto obrovské množstvo energie čokoľvek, spôsobí to vážne devastácie.“
Prší mióny
Gupta a jeho kolegovia študujú predovšetkým mióny - elektrónové častice, ktoré sa vytvárajú, keď kozmické lúče búrajú do rôznych atómov v zemskej atmosfére. Tieto častice majú asi polovicu rotácie elektrónov, ale 200-násobok hmotnosti a veľmi dobre prenikajú do hmoty. Món dážď z atmosféry sa môže dostať hlboko do oceánu alebo kilometrov pod zemou za zlomok sekundy, pokiaľ má dostatok energie.
Mióny strácajú energiu, keď sa im niečo prekáža - napríklad pyramída. Začiatkom roku 2018 vedci objavili dve predtým neznáme komory vo Veľkej pyramíde v Gíze tým, že okolo štruktúry postavili miónové detektory a merali, kde častice stratili (a nestratili) energiu. Mióny prechádzajúce kamennými stenami pyramídy stratili viac energie ako mióny prechádzajúce cez veľké a prázdne komory. Výsledky umožnili vedcom vytvoriť novú mapu interiéru pyramídy bez toho, aby do nej vstúpili.
Gupta a jeho kolegovia použili podobnú metódu na mapovanie energie vo vnútri Ooty. Namiesto toho, aby sa móny padajúce cez oblak stretávali s kameňom, čelili turbulentnému elektrickému poľu.
„Búrky majú kladne nabitú vrstvu hore a záporne nabitú vrstvu dole,“ povedal Gupta. „Ak kladne nabitý mión zasiahne oblak, keď prší z hornej atmosféry, bude odrazený a stratí energiu.“
Vedci pomocou meraní snímačov miónov a štyroch monitorov elektrického poľa rozmiestnených na niekoľko kilometrov merali priemerný pokles energie medzi miónmi, ktoré prešli búrkou a tými, ktoré ňou neprešli. Z tejto straty energie bol tím schopný vypočítať, koľko elektrického potenciálu častice prešli v oblaku hromu.
Bolo to obrovské.
„Vedci odhadovali, že v dvadsiatych rokoch mohli mať búrky potenciál gigavoltov,“ povedal Gupta, „ale nikdy sa to nepreukázalo - doteraz.“
Mapovanie hromu
Keď vedci poznali elektrický potenciál mraku, chceli ísť ešte o krok ďalej a presne zmerať, koľko energie niesol blesk, keď sa vyvalil nad Ooty.
Na základe údajov z ich široko rozptýlených monitorov elektrického poľa vyplnil tím niekoľko dôležitých detailov o oblaku - to znamená, že cestoval rýchlosťou približne 60 km / h vo výške 11,4 km nad morom, mal odhadovanú plochu 146 štvorcových míľ (380 štvorcových km, čo je plocha asi šesťkrát väčšia ako veľkosť Manhattanu) a dosiahol maximálny elektrický potenciál iba 6 minút po objavení.
Vyzbrojení týmito vedomosťami vedci konečne dokázali vypočítať, že búrka niesla asi 2 gigawatty energie, vďaka čomu bol tento jediný oblak výkonnejší ako najsilnejšie jadrové elektrárne na svete.
„Množstvo energie, ktoré sa tu ukladá, je dostatočné na pokrytie všetkých energetických potrieb mesta ako je New York po dobu 26 minút,“ povedal Gupta. "ak mohli by ste to využiť. ““
Pri súčasnej technológii je to nepravdepodobná perspektíva, poznamenal Gupta: Množstvo energie rozptýlené takouto búrkou je také vysoké, že by pravdepodobne rozpustilo ktoréhokoľvek vodiča.
Napriek tomu násilne silný potenciál búrok by mohol pomôcť vyriešiť kozmické tajomstvo, ktoré vedci ako Gupta a jeho kolegovia požiadali o desaťročia: Prečo satelity niekedy detekujú vysokoenergetické lúče gama vystrelené z atmosféry Zeme, keď by mali pršať z vesmíru ?
Podľa Gupty, ak môžu búrky skutočne vytvoriť elektrický potenciál väčší ako jeden gigavolt, mohli by tiež urýchliť elektróny dostatočne rýchlo na to, aby odbúrali iné atómy v atmosfére a vytvorili záblesky gama žiarenia.
Toto vysvetlenie si vyžaduje viac výskumu na overenie jeho presnosti, uviedol Gupta. Medzitým nezabudnite obdivovať ďalšie búrky, ktoré vidíte, pretože je to nepochopiteľne silná prírodná sila - a prosím, zamyslite sa pred tým, ako budete lietať s drakom.
