벤자민 프랭클린은 연의 열쇠를 묶어 번개 폭풍으로 날아 갔을 때, 지구에서 가장 강력한 발전기에 연결된 기기가되었습니다.
프랭클린은 대부분의 사람들처럼 뇌우가 엄청나게 강력하다는 것을 알고있었습니다. 연구원들은 정확하게 추정하려고 노력했다 어떻게 뇌우는 측정하기에 너무 크고 예측할 수 없기 때문에 가장 정교한 항공 센서조차도 부적절합니다.
이제 인도의 Ooty 연구원들은 3 월 15 일자 Physical Review Letters에 실린 논문에서 약간의 우주 광선의 도움 덕분에 충격적인 새로운 답변을 제시했습니다.
전기장과 뮤온의 강도를 측정하기 위해 설계된 센서 배열을 사용하여 지구의 대기에서 지속적으로 비가 내리고 물질을 통과하면서 쇠퇴하는 무거운 입자-팀은 18 분 동안 Ooty를 굴리는 큰 뇌우의 전압을 측정했습니다. 연구원들은 평균적으로 클라우드에 약 1.3 기가 볼트의 전기가 충전되어 있으며, 이는 약 10 만 9 볼트의 1.3 배, 즉 일반적인 전원 콘센트에서 공급되는 것보다 약 천만 배 더 높은 북아메리카.
인도의 Tata Institute of Fundamental Research의 우주 광선 연구자 인 Sunil Gupta는“이것은 뇌우가 그렇게 파괴적인 이유를 설명한다. "무엇을 통해이 엄청난 양의 에너지를 소비하면 심각한 폐허가 될 것입니다."
비가 내리는 뮤온
굽타 (Gupta)와 그의 동료들은 우주 광선이 우주 대기의 다양한 원자에 충돌 할 때 생성되는 전자 같은 입자 인 뮤온을 주로 연구한다. 이 입자들은 전자의 절반 정도의 전자 스핀을 가지지 만 무게는 200 배가되며 침투 물질에 매우 뛰어납니다. 대기에서 비가 내리는 뮤온은 충분한 에너지가있는 한 단 1 초만에 대양이나 지하로 깊이 이동할 수 있습니다.
예를 들어 피라미드와 같은 무언가가 방해를 받으면 뮤온은 에너지를 잃습니다. 2018 년 초 과학자들은 기자 대 피라미드 내부에서 이전에 알려지지 않은 2 개의 챔버를 발견했습니다. 피라미드의 돌담을 통과하는 뮤온은 크고 빈 방을 통과하는 뮤온보다 더 많은 에너지를 잃었습니다. 그 결과 연구자들은 피라미드 내부에 발을 넣지 않고도 피라미드 내부의 새로운지도를 만들 수있었습니다.
Gupta와 그의 동료들은 비슷한 방법을 사용하여 Ooty 뇌우 내부의 에너지를 매핑했습니다. 그러나 돌과 충돌하는 대신 구름을 통해 떨어지는 뮤온은 난류 전기장에 직면했다.
Gupta는 뇌우는 상단에 양으로 대전 된 층이 있고 하단에 음으로 대전 된 층이 있다고 말했다. "양으로 충전 된 뮤온이 대기권에서 비가 내리면서 구름에 부딪히면 반발하고 에너지를 잃게됩니다."
연구원들은 수 킬로미터에 걸친 뮤온 감지 센서와 4 개의 전기장 모니터를 사용하여 뇌우를 통과 한 뮤온과 통과하지 못한 뮤온 사이의 평균 에너지 강하를 측정했습니다. 이 에너지 손실로부터 팀은 천둥 구름에서 입자가 통과 한 전기량을 계산할 수있었습니다.
방대했다.
Gupta는 "과학자들은 1920 년대에 뇌우가 기가 볼트 잠재력을 가질 수있을 것으로 추정했다"고 말했다.
천둥 매핑
일단 연구원들이 클라우드의 잠재력을 알고 나면 한 걸음 더 나아가 우라 운이 우라 티를 으르렁 거릴 때 뇌우가 얼마나 많은 전력을 운반했는지 정확하게 측정하고 싶었습니다.
이 팀은 광범위하게 분산 된 전기장 모니터의 데이터를 사용하여 해발 11.4 킬로미터 고도에서 약 40mph (60km / h)로 이동하는 구름에 대한 몇 가지 중요한 세부 정보를 작성했습니다. 대략 146 평방 마일 (380 평방 킬로미터, 맨해튼 크기의 약 6 배)으로 추정되었으며, 6 분 후에 최대 전위에 도달했습니다.
이 지식으로 무장 한 연구원들은이 뇌우가 약 2 기가 와트의 전력을 공급하여이 단일 구름이 세계에서 가장 강력한 원자력 발전소보다 더 강력하다는 것을 계산할 수있었습니다.
"여기에 저장된 에너지의 양은 26 분 동안 뉴욕시와 같은 도시의 모든 전력 수요를 공급하기에 충분합니다."라고 Gupta는 말했습니다. "만약 당신은 그것을 이용할 수 있습니다. "
Gupta는 다음과 같이 현재의 기술로는 가능성이 거의 없다고 지적했다. 이러한 폭풍으로 인해 소비되는 에너지의 양이 너무 많아서 도체가 녹을 수있다.
그럼에도 불구하고 격렬한 뇌우의 가능성은 Gupta와 그의 과학자들이 수십 년 동안 요구 한 우주의 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. ?
Gupta에 따르면 뇌우가 실제로 1 기가 볼트보다 큰 전위를 생성 할 수 있다면 대기의 다른 원자를 분해 할 수있을 정도로 빠르게 전자를 가속시켜 감마선 플래시를 생성 할 수 있습니다.
이러한 설명은 정확성을 검증하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 Gupta는 말했다. 그 동안, 당신이 보는 다음 뇌우에서 놀랄 것입니다. 왜냐하면 그것은 굉장히 강력한 자연의 힘이기 때문입니다. 연을 비행하기 전에 두 번 생각하십시오.
