Το τηλεσκόπιο GRAPES-3 στην Ινδία, που καταγράφει περίπου 4 δισεκατομμύρια μιόνια την ημέρα, αξιοποιεί τις μεταβολές στη ροή αυτών των φορτισμένων σωματιδίων για να ανιχνεύσει τα πανίσχυρα ηλεκτρικά πεδία στο εσωτερικό των καταιγίδων - Oι ερευνητές εξήγησαν παράλληλα γιατί οι ανιχνεύσεις εμφανίζονται πολύ συχνότερα προς την Ανατολή, αποδίδοντας το φαινόμενο στην επίδραση του γήινου μαγνητικού πεδίου στις κοσμικές ακτίνες
Σχετικά Άρθρα
Μετά από 100 χρόνια, οι επιστήμονες αποκαλύπτουν έναν κρυφό κανόνα που διέπει τις κοσμικές ακτίνες (scitechdaily.com)
Μέσα σε μια καταιγίδα μπορεί να κρύβεται ένα ηλεκτρικό δυναμικό που φτάνει το ασύλληπτο επίπεδο των 1,3 δισεκατομμυρίων βολτ. Τώρα, αντί να στέλνουν αεροσκάφη και μπαλόνια μέσα στα επικίνδυνα νέφη, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ένα απρόσμενο «εργαλείο»: σωματίδια που έρχονται από το Διάστημα. Όπως αναφέρει το Phys.org, το τηλεσκόπιο GRAPES-3 στην Ινδία καταγράφει δισεκατομμύρια μιόνια και, μέσα από τις ανεπαίσθητες μεταβολές τους, αποκαλύπτει τι συμβαίνει στα ηλεκτρικά πεδία των καταιγίδων.
Ένα τηλεσκόπιο κοσμικών ακτίνων αποκαλύπτει την ηλεκτρική «καρδιά» των καταιγίδων
Το GRAPES-3, που βρίσκεται στο Ooty της Ινδίας, διαθέτει ένα τεράστιο τηλεσκόπιο μιονίων επιφάνειας 560 τετραγωνικών μέτρων, το οποίο καταγράφει περίπου 4 δισεκατομμύρια μιόνια την ημέρα.
Τα μιόνια είναι βραχύβια φορτισμένα σωματίδια που δημιουργούνται όταν κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας συγκρούονται με την ατμόσφαιρα. Επειδή ταξιδεύουν σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και διαπερνούν την ύλη σχετικά εύκολα, μπορούν να φτάσουν μέχρι το έδαφος και να καταγραφούν από το τηλεσκόπιο.
Εδώ βρίσκεται το κλειδί: τα μιόνια υπάρχουν σε θετικά και αρνητικά φορτισμένες μορφές, αλλά δεν εμφανίζονται σε ίσες ποσότητες. Τα θετικά μιόνια είναι περισσότερα. Όταν περνούν μέσα από ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο μιας καταιγίδας, τα δύο είδη επηρεάζονται αντίθετα: τα θετικά τείνουν να επιβραδύνονται, ενώ τα αρνητικά να επιταχύνονται.
Αυτή η ανισορροπία αφήνει ένα μικρό αλλά μετρήσιμο αποτύπωμα στη ροή των μιονίων. Έτσι, οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιούν τα σωματίδια που έρχονται από το Διάστημα σαν έναν φυσικό ανιχνευτή των τεράστιων ηλεκτρικών δυναμικών μέσα στα σύννεφα.
Σε προηγούμενη μελέτη, η ομάδα είχε υπολογίσει ηλεκτρικό δυναμικό περίπου 1,3 GV σε καταιγίδα. Η τιμή αυτή είναι εντυπωσιακή, καθώς οι προηγούμενες άμεσες μετρήσεις είχαν φτάσει περίπου τα 130 εκατομμύρια βολτ.
Γιατί οι καταιγίδες φαίνονταν να έρχονται… από την Ανατολή;
Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, έλυσε ένα παράξενο μυστήριο.
Από τον Απρίλιο του 2011 έως τον Δεκέμβριο του 2020, το GRAPES-3 κατέγραψε 487 γεγονότα καταιγίδων. Όμως το 81,5% εμφανίστηκε στο ανατολικό τμήμα του οπτικού του πεδίου, ενώ μόλις 13,7% στο δυτικό. Η τεράστια αυτή διαφορά θα μπορούσε να δημιουργήσει την εντύπωση ότι οι καταιγίδες ήταν πολύ συχνότερες ή ισχυρότερες προς την Ανατολή.
Οι ανεξάρτητες μετρήσεις του ατμοσφαιρικού ηλεκτρικού πεδίου, όμως, δεν έδειξαν αντίστοιχη ανατολικοδυτική προτίμηση στις πραγματικές καταιγίδες.
Η εξήγηση βρίσκεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Οι κοσμικές ακτίνες είναι ηλεκτρικά φορτισμένες και η πορεία τους επηρεάζεται από τη γήινη μαγνητόσφαιρα. Έτσι, σωματίδια διαφορετικής ενέργειας και κατεύθυνσης δεν έχουν την ίδια πιθανότητα να φτάσουν στην ατμόσφαιρα.
Το φαινόμενο δημιουργεί ένα διαφορετικό «φίλτρο» για τις κοσμικές ακτίνες ανάλογα με την κατεύθυνση. Οι προσομοιώσεις των ερευνητών έδειξαν ότι ο λόγος θετικών προς αρνητικών μιονίων είναι περίπου 1,37 προς Ανατολάς, αλλά μόλις 1,14 προς Δυσμάς.
Αυτή η διαφορά αλλάζει την ευαισθησία του GRAPES-3 στα ηλεκτρικά πεδία των καταιγίδων. Δεν σημαίνει ότι οι ανατολικές καταιγίδες έχουν μεγαλύτερη τάση ή ισχυρότερο ηλεκτρικό πεδίο· σημαίνει ότι το τηλεσκόπιο είναι πιο ευαίσθητο στις ηλεκτρικές τους επιδράσεις από τη συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Το εύρημα είναι σημαντικό για την αξιοποίηση των μιονίων ως εργαλείου μελέτης των καταιγίδων. Αντί για επικίνδυνες και περιορισμένες άμεσες μετρήσεις μέσα σε ενεργά νέφη, οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν από το έδαφος μια συνεχή «βροχή» σωματιδίων από το Διάστημα και να αναζητούν μέσα της τα ίχνη των γιγαντιαίων ηλεκτρικών πεδίων της ατμόσφαιρας.
www.worldenergynews.gr
