تم استخدام الميونات الكونية لتصوير الهياكل العميقة داخل العواصف الاستوائية ، وفقًا لفريق دولي من الباحثين. بقيادة هيرويوكي تاناكا في جامعة طوكيو ، استخدم الفريق شبكة من أجهزة كشف الميون لتحديد الاختلافات في كثافة الهواء داخل العديد من الأعاصير. من خلال المزيد من التحسينات ، يمكن أن يوفر نهجهم معلومات مهمة لنظم الإنذار المبكر للعواصف الشديدة.
تتسبب الأعاصير المدارية مثل الأعاصير والأعاصير في قدر كبير من الضرر - وأحيانًا خسائر في الأرواح - عبر مساحة واسعة من خطوط العرض المنخفضة للأرض. نتيجة لذلك ، يعتمد الناس على أنظمة الإنذار التي يمكنها التنبؤ بقوة العواصف ومساراتها بأكبر قدر ممكن من الدقة. اليوم ، تعتمد التوقعات بشكل كبير على صور الأقمار الصناعية. يمكن أن توفر هذه مشاهد جوية مفصلة لأنماط الهواء المتطورة ولكنها توفر معلومات أقل بكثير حول الهياكل ثلاثية الأبعاد لضغط الهواء والكثافة الموجودة داخل الأعاصير. غالبًا ما تكون هذه الميزات حاسمة للتنبؤ بكيفية تطور العاصفة في المستقبل.
أظهر فريق تاناكا أن تقنية التصوير الشعاعي سريعة التطور يمكن استخدامها لدراسة العواصف ثلاثية الأبعاد. يستخدم نهجهم العديد من الميونات الناتجة عندما تصطدم الأشعة الكونية بالذرات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي. ستنتقل معظم هذه الميونات بعد ذلك إلى سطح الأرض ، حيث يمكن اكتشافها.
قياس التوهين
تستفيد تقنية Muography من حقيقة أن بعض الميونات يتم امتصاصها أثناء انتقالها إلى أجهزة الكشف على الأرض - عن طريق الغلاف الجوي والبحر وحتى عن طريق الهياكل الصلبة مثل المباني. يمكن للفيزيائيين حساب المعدل الذي يتم به إنتاج الميونات الكونية ، لذا فهم يعرفون عدد الميونات التي يمكن توقعها على الأرض - مما يسمح بعد ذلك بتحديد مقدار التوهين الذي يحدث على طول الطريق.
يقيس Muography هذا التوهين ويستخدم تلك المعلومات لإنشاء صورة للبنية المتداخلة. حتى الآن ، تم استخدام هذه التقنية صورة من الداخل الهرم المصري و مراقبة عمق المياه في خليج طوكيو.
الآن ، استخدم تاناكا وزملاؤه التصوير الشعاعي لدراسة ثمانية أعاصير ضربت مدينة كاجوشيما اليابانية في 2016-2021. ركزوا على كثافة الهواء داخل الأعاصير - مع هواء أكثر كثافة يمتص المزيد من الميونات.
ملامح عمودي
باستخدام شبكة من أجهزة الكشف عن وميض على الأرض ، بنى الباحثون ملامح عمودية لكثافة الهواء داخل العواصف ، مع تسجيل التطور الزمني للكثافة. أظهرت الكواشف بوضوح كيف أن النوى الدافئة ذات الضغط المنخفض في الأعاصير كانت محاطة ببرودة عالية الضغط الخارجية. لا يمكن الكشف عن هذه الهياكل في صور الأقمار الصناعية وحدها.
يستخدم كاشف النموذج الأولي الميونات الكونية لمسح حاويات الشحن
يقوم الفريق بإجراء مزيد من التحسينات على شبكة الكاشف الخاصة به ، والتي ستسمح باكتشاف الميونات في الغلاف الجوي من اتجاهات متعددة. مع هذه الترقية ، يأمل تاناكا وزملاؤه في إمكانية استخدام التصوير الشعاعي لاكتشاف العواصف من مسافة تصل إلى 300 كيلومتر ، والتنبؤ بتطورها المستقبلي في الوقت الفعلي. إذا تم دمجها مع صور الأقمار الصناعية والبيانات البارومترية ، فقد يؤدي ذلك في النهاية إلى أنظمة إنذار مبكر أكثر دقة بكثير للأعاصير المدارية - مما يوفر للمجتمعات وقتًا حيويًا للاستعداد للكوارث الطبيعية الوشيكة.
تم وصف البحث في تقارير علمية.
