宇宙線: 竜巻を研究し、激しい嵐の予報と警告を改善するための新しいツール

オープンアクセスサーバーarXivで公開された新しい研究によると、物理学者のグループは、宇宙粒子を探す技術は地球上で大きな価値があり、新しい予測ツールの可能性として、強い竜巻嵐の研究に応用できると主張している。 、アラートの監視と改善。

ミュオンは、地球上で多くの重要な用途を持つ宇宙粒子です。たとえば、科学者が大きく密度の高い物体 (ピラミッドなど) の内部を観察するのに役立ち、危険な核物質を検出することもできます。

これらの粒子は、移動する大気の特性に敏感です。この重要な概念に動機付けられ、オハイオ州立大学の宇宙論・天体粒子物理学センターのメンバーである科学者ウィリアム・ルシュツァ氏は、彼のチームとともに、竜巻を発生させる可能性があり、流れに影響を与える激しいスーパーセル雷雨に特化した研究成果を最近発表した。大気中のミュオンのこと。

宇宙線は、科学者に激しい竜巻やその他の過酷な気象現象を追跡および研究する新しい方法を提供する可能性があることを、この新しい研究は示唆している。

現在、竜巻の監視と追跡に従来の測定、気象観測気球の打ち上げ、ドローン飛行を使用しているが、これらの技術では人間が嵐の進路に危険なほど近づく必要がある。

しかし、これらの嵐がミューオンにどのような影響を与えるかを研究することは、科学者が環境の大気の状態についてより正確な詳細を知るための非常に優れた補完ツールとなり得ます。

研究者らは、地元の気象データと複雑な天体物理シミュレーションを組み合わせることで、通常これらの高エネルギー粒子を検出する装置を使用して、竜巻を引き起こすスーパーセル雷雨を遠隔測定できるかどうかを検討した。

研究者らはこの研究のために、風、気温、雨、雪、ひょうなどの複数の変数を考慮できる三次元雲モデルを適用した。次に、オクラホマ州エルリノを通過し、竜巻の発生を引き起こした 2011 年のスーパーセルから収集された大気観測を使用しました。

ルシュチャクはこの情報を応用して、シミュレートされた嵐の周囲の地域の 1 時間にわたる気圧の変化を測定しました。全体として、彼らの結果は、ミューオンが実際に竜巻内部の圧力場の影響を受けることを明らかにしましたが、その過程についてさらに詳しく知るためにはさらなる研究が必要です。

大気中のミュオンを検出して気象パターンを予測および分析するというアイデアは魅力的です。 「必要な圧力測定を得るために、科学者たちが必ずしも竜巻のすぐ近くに機器を設置しようとする必要がなくなったら、それは大きな進歩だろう」とルシュチャク氏は語った。

装置の規模が大きくなると検出できる粒子の数も増えるため、装置のサイズも測定の精度に影響します。ルシュチャク氏の論文が検討しているタイプのミューオン粒子検出器は、アルゼンチンのピエール・オージェ天文台やユタ大学の望遠鏡アレイなど、他のより認知度の高い宇宙線プロジェクトよりもはるかに小型である。

このような検出器が、たとえばの竜巻路地に設置された場合、研究者らは、この装置が竜巻活動に特有の気象および気圧の測定を簡単に補完できると想像しています。

この報告書は、スーパーセル雷雨は通常、短期間に発生、発達、消滅することが多いことを考慮すると、将来の科学者にとって、竜巻活動が活発な一部の地域に大型検出器の配備を検討することが賢明かもしれないと強調している。

研究者らがこの論文で説明している最小の検出器は直径 50 メートルです。科学者がさまざまなタイプの嵐システムの近くに設置できるほど十分に持ち運びが可能ではあるが、そのサイズが小さいため、データを取得する際に何らかのエラーが発生する可能性が高いとルシュチャク氏は述べた。

「竜巻の周囲の大気をより正確に測定することで、モデリングが改善され、その結果、警報の精度が向上します」とルシュチャク氏は語った。 「このコンセプトは非常に有望であり、実践してみると非常に興味深いアイデアです。 」

現在の気象モデリング システムは、いつどこで悪天候警報が発令されるかに直接結びついているため、これらのモデルに宇宙線を利用することで、社会は暴風雨の挙動をより詳細に把握できるようになり、さらに重要なことに、暴風雨への備えにさらに多くの時間を費やすことができるようになります。嵐。極限現象の到来。

ニュース参照:

ウィリアム・ルシュチャックとリー・オルフ。 「大気中のミュオン束に対する竜巻状スーパーセル雷雨の影響」。に掲載 arXiv 。