Onweersbuien zijn zeker krachtig, maar het kwantificeren van hun elektrisch potentieel is een uitdaging. Een nieuwe studie was echter in staat om diep in een gigantische storm te kijken met behulp van een telescoop die ontworpen was om kosmische straling te bestuderen en ontdekte dat deze een schokkende 1, 3 miljard volt bevatte, volgens een nieuwe studie in het tijdschrift Physical Review Letters .
Matteo Rini van Physics meldt dat onderzoekers in het verleden vliegtuigen hebben gevlogen of ballonnen in stormwolken hebben losgelaten om te proberen hun elektrisch potentieel te meten. De grootste meetwaarde die met die methoden werd genomen, bedroeg 130 miljoen volt tijdens een storm over New Mexico in de jaren negentig.
Maar onderzoekers van het Tata Institute of Fundamental Research in Mumbai, India, besloten om onweerswolken te onderzoeken met behulp van iets geavanceerder dan een ballon: muondetectors. Muonen zijn geladen deeltjes geproduceerd in de bovenste atmosfeer van de aarde wanneer kosmische stralen die onze planeet constant bombarderen met verschillende deeltjes interageren. Dat betekent dat er een constante regen van deze energetische muonen valt die constant over de aarde vallen. Wanneer iets echter in de weg staat, verliezen muonen energie en kan het verlies van energie worden gedetecteerd met behulp van speciale apparatuur.
De GRAPES-3-telescoop in het Tata Institute volgt muonen en detecteert meer dan een miljoen muonen per minuut. Maar George Dvorsky bij Gizmodo meldt dat het team elektrische veldmonitors aan de detector heeft toegevoegd en begon te kijken naar stormen die boven hen voorbijgingen. Door te kijken naar de vermindering van energie van de muonen die door de wolk passeren, kan het team de hoeveelheid elektrisch potentieel binnen de storm berekenen.
Tussen 2011 en 2014 heeft het team gegevens verzameld over 184 stormen. Ze beperkten die lijst tot de zeven grootste stormen. Zes daarvan waren echter complexe stormen en het berekenen van hun elektrisch potentieel had verschillende problemen. Een enorme storm in 1 december 2014 had echter het juiste profiel voor een berekening.
De storm bewoog met 40 mijl per uur op een hoogte zeven mijl boven het aardoppervlak en besloeg ongeveer 146 vierkante mijl. Berekeningen op basis van het aantal muonen dat de storm afstoot, tonen aan dat het een potentieel van 1, 3 miljard volt had, 10 keer meer dan de vorige hoogste waarde voor onweer.
"Wetenschappers schatten dat onweerswolken gigavoltpotentieel zouden kunnen hebben in de jaren 1920, " vertelt co-auteur Sunil Gupta van Tata aan Tia Ghose op LiveScience . "Maar het werd nooit bewezen - tot nu toe. De hoeveelheid energie die hier is opgeslagen is voldoende om alle stroom te leveren behoeften van een stad als New York City gedurende 26 minuten. Als je het kon benutten. "
Gupta zegt dat de kansen om een manier te vinden om al dat elektrisch potentieel te gebruiken onwaarschijnlijk zijn - de energie is zo intens dat het alles zou smelten wat we gebruikten om het te geleiden.
Michael Cherry, een kosmisch en gammastralenonderzoeker aan de Louisiana State University in Baton Rouge, vertelt Rini bij Physics dat de muon-detectietechniek een goed begin is, maar dat het op enkele vereenvoudigde modellen van stormen vertrouwt om zijn berekeningen af te leiden. In de toekomst, zegt hij, kan het sturen van drones of ballonnen in stormen in combinatie met de muondetector helpen de meetresultaten te verfijnen.
Het feit dat stormen in het gigavolt-bereik kunnen klimmen, helpt bij het oplossen van één mysterie. Sinds de jaren negentig hebben satellieten gammastraalflitsen opgenomen die afkomstig zijn van de hogere regionen van de atmosfeer die bekend staan als Terrestrial Gamma Ray Flashes. Als onweersbuien elektrisch potentieel hebben in het gigavolt-bereik, betekent dit dat ze krachtig genoeg zijn om elektronen te versnellen tot snelheden die bepaalde atomen in stukken kunnen breken, waardoor de flitsen worden geproduceerd.
