Kui Benjamin Franklin sidus võtme tuulelohe külge ja lendas selle välkkiireks tormiks, sai temast põgusalt seade, mis ühendati Maa tugevaimasse elektrigeneraatorisse.
Franklin teadis, nagu enamik inimesi, et äike on uskumatult võimas. Teadlased on püüdnud täpselt hinnata kuidas võimsad rohkem kui sajandi vältel, kuid on tulnud alati lühikeseks - isegi kõige keerukamad õhus paiknevad andurid on ebapiisavad, kuna äikesepilved on lihtsalt mõõtmiseks liiga suured ja ettearvamatud.
Nüüd, 15. märtsil ajakirjas Physical Review Letters ilmunud artiklis on India Ootys tegutsevad teadlased tulnud välja šokeeriva uue vastusega - tänu mõne kosmilise kiirguse vähesele abile.
Kasutades andurite massiivi, mis oli ette nähtud elektriväljade ja kuukingade intensiivsuse mõõtmiseks - rasked osakesed, mis Maa atmosfääri atmosfäärist pidevalt vihma langevad ja mateeriast läbi lagunevad - mõõtis meeskond 18 minutit Ooty kohal veerenud suure äikese pinget 1. detsembril 2014. Teadlased leidsid, et keskmiselt oli pilv laetud umbes 1,3 gigavolti elektrienergiat, mis on 1,3 korda 10 ^ 9 volti - umbes 10 miljonit korda rohkem pinget, kui tüüpiline toitepistik. Põhja-Ameerika.
"See seletab, miks äikesepilved on nii hävitavad," rääkis uuringu kaasautor Sunda Gupta, India Tata alusuuringute instituudi kosmiliste kiirte uurija Live Science'ile. "Kui hajutate selle tohutu energiahulga millegi kaudu, põhjustab see tõsist laastamistööd."
Sajab kuule
Gupta ja tema kolleegid uurivad peamiselt kuule - elektronitaolisi osakesi, mis tekivad kosmiliste kiirte mõjul Maa atmosfääri erinevatesse aatomitesse. Nendel osakestel on umbes pool elektronide spinni, kuid kaal on 200 korda suurem ning need on väga hästi läbitungivad. Atmosfäärist alla sajav koon võib vaid sekundi murdosa jooksul sügavale ookeani või miili maa alla rännata, kui tal on piisavalt energiat.
Kuud kaotavad energia, kui midagi neile korda läheb - näiteks püramiid. 2018. aasta alguses avastasid teadlased Giza Suure püramiidi sees kaks varem tundmatut kambrit, seadistades struktuuri ümber müonidetektorid ja mõõtes, kus osakesed kaotasid (ja ei kaotanud) energiat. Püramiidi kiviseinu läbivad kuukad kaotasid rohkem energiat kui suurte tühjade kambrite kaudu liikuvad kuunid. Tulemused võimaldasid teadlastel luua uue kaardi püramiidi sisemusest, seadmata jalgu selle sisse.
Gupta ja ta kolleegid kasutasid Ootoni äikese sees oleva energia kaardistamiseks sarnast meetodit. Kiviga võitlemise asemel seisid pilve kaudu kukkuvad koonid silmitsi turbulentse elektriväljaga.
"Äikesel on peal positiivselt laetud kiht ja põhjas negatiivselt laetud kiht," ütles Gupta. "Kui positiivselt laetud koon tabab atmosfääri ülaosast alla vihma, siis see tõrjub ja kaotab energiat."
Kasutades müoonide tuvastamise sensorite massiivi ja nelja elektriväljamonitori, mis paiknesid mitme miili ulatuses, mõõtsid teadlased keskmist energialangust äikesekilbi läbivate ja seda mitte läbivate kuude vahel. Sellest energiakaotusest suutis meeskond arvutada, kui palju elektripotentsiaali osakesed olid äikese pilves läbinud.
See oli tohutu.
"Teadlaste hinnangul võis äikesepilvedel olla 1920-ndatel gigavolt potentsiaali," sõnas Gupta: "Kuid seda ei olnud kunagi tõestatud - seni."
Äikese kaardistamine
Kui teadlased olid pilve elektripotentsiaalist teada saanud, soovisid nad astuda sammu edasi ja täpselt mõõta, kui palju võimsust äike tekitas, kui see Ooty kohal möllas.
Kasutades nende laialt hajutatud elektriväljamonitoride andmeid, täitis meeskond pilve kohta mõned olulised üksikasjad - st liikus umbes 40 miili tunnis (60 km / h) 7 miili (11,4 kilomeetrit) kõrgusel merepinnast, selle pindala oli hinnanguliselt 146 ruutmiili (380 ruutkilomeetrit, pindala oli umbes kuus korda suurem kui Manhattanil) ja saavutas maksimaalse elektripotentsiaali vaid 6 minutit pärast ilmumist.
Selle teadmisega relvastatud teadlased suutsid lõpuks välja arvutada, et äike kandis umbes 2 gigavatti võimsust, muutes selle ühe pilve võimsamaks kui maailma võimsaimad tuumaelektrijaamad, teatas Gupta.
"Siin salvestatud energiakogus on piisav, et varustada New Yorgi taolise linna kogu energiavajadust 26 minutiks," ütles Gupta. "Kui sa saaksid seda rakendada. "
Praeguse tehnoloogiaga on see ebatõenäoline väljavaade, märkis Gupta: Sellise tormiga hajutatud energiakogus on nii suur, et see sulataks tõenäoliselt kõik juhid.
Sellegipoolest võiks äikese vägivaldselt tugev potentsiaal aidata lahendada kosmilist müsteeriumi, mida teadlased nagu Gupta ja tema kolleegid on aastakümneid küsinud: Miks tuvastavad satelliidid mõnikord Maa atmosfäärist plahvatavaid suure energiaga gammakiiri, kui neid peaks kosmosest alla sajama ?
Gupta sõnul võivad äikesed tõepoolest tekitada elektrienergia potentsiaali, mis on suurem kui üks gigavolt, ja need võivad kiirendada elektrone ka piisavalt kiiresti, et eraldada atmosfääris muud aatomid, tekitades gammakiirgusvälke.
See selgitus nõuab selle täpsuse kontrollimiseks rohkem uuringuid, ütles Gupta. Vahepeal imetlege kindlasti järgmist nähtavat äikest, sest see on looduslikult võimatu loodusjõud - ja mõelge enne lohe lendamist kaks korda järele.
