国際的な研究者チームによると、宇宙ミューオンは、熱帯暴風雨の奥深くにある構造を画像化するために使用されてきました。 によって導かれて 田中洋之 東京大学では、チームはミュー粒子検出器のネットワークを使用して、いくつかの台風内の空気密度の違いを特定しました。 彼らのアプローチをさらに改善することで、激しい嵐の早期警報システムに重要な情報を提供できる可能性があります。
台風やハリケーンなどの熱帯性サイクロンは、地球の下緯度の広い範囲にわたって多大な被害をもたらし、時には人命を奪います。 その結果、人々は嵐の強さと軌道を可能な限り正確に予測できる警告システムに依存しています。 今日、予測は衛星画像に大きく依存しています。 これらは、進化する空気パターンの詳細な航空写真を提供できますが、サイクロン内に含まれる気圧と密度の 3D 構造に関する情報ははるかに少なくなります。 これらの機能は、多くの場合、嵐が将来どのように発展するかを予測するために重要です。
田中のチームは、急速に発展しているミュオグラフィー技術を使用して嵐を 3D で研究できることを示しました。 彼らのアプローチは、宇宙線が上層大気の原子と衝突するときに生成される多数のミューオンを使用しています。 これらのミューオンのほとんどは、地球の表面に移動し、そこで検出されます。
減衰の測定
ミュオグラフィは、一部のミュオンが地球上の検出器に移動するときに、大気、海、さらには建物などの固体構造によって吸収されるという事実を利用しています。 物理学者は、宇宙ミューオンが生成される速度を計算できるため、地上で予想される数を知ることができ、途中でどの程度の減衰が発生するかを判断できます。
ミュオグラフィはこの減衰を測定し、その情報を使用して介在構造の画像を作成します。 これまで、この技術は インテリアをイメージする エジプトのピラミッドと 水深を監視する 東京湾で。
現在、田中らはミューオグラフィーを使用して、2016 年から 2021 年にかけて日本の鹿児島市を襲った XNUMX つの台風を研究しています。 彼らは、サイクロン内の空気の密度に焦点を当てました - 空気の密度が高いほど、より多くのミュオンを吸収します。
垂直プロファイル
地上のシンチレータ検出器のネットワークを使用して、研究者は嵐内の空気密度の垂直プロファイルを構築し、密度の時間発展を捉えました。 検出器は、台風の暖かな低気圧の中心部が、冷たくて高圧の外側に取り囲まれていることを明確に示しました。 これらの構造は、衛星画像だけでは検出できません。
プロトタイプ検出器は、宇宙ミューオンを使用して輸送コンテナをスキャンします
チームは、検出器ネットワークをさらに改善しており、これにより、複数の方向からの大気ミューオンの検出が可能になります。 このアップグレードにより、田中と同僚は、ミュオグラフィーを使用して 300 km 離れた場所から嵐を検出し、将来の展開をリアルタイムで予測できるようになることを期待しています。 これを衛星画像と気圧データと組み合わせれば、最終的にははるかに正確な熱帯低気圧の早期警報システムにつながり、差し迫った自然災害に備えるための重要な時間をコミュニティに提供できます。
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