Muonii cosmici au fost folosiți pentru imaginea structurilor adânci în furtunile tropicale, potrivit unei echipe internaționale de cercetători. Condus de Hiroyuki Tanaka de la Universitatea din Tokyo, echipa a folosit o rețea de detectoare de muoni pentru a identifica diferențele de densitate a aerului în cadrul mai multor taifunuri. Prin îmbunătățiri suplimentare, abordarea lor ar putea oferi informații importante pentru sistemele de avertizare timpurie pentru furtunile severe.
Ciclonii tropicali, cum ar fi taifunurile și uraganele, provoacă multe daune – și uneori pierderi de vieți omenești – pe o mare parte a latitudinilor inferioare ale Pământului. Drept urmare, oamenii se bazează pe sisteme de avertizare care pot prezice puterile și traiectorii furtunii cât mai precis posibil. Astăzi, prognozele se bazează în mare măsură pe imagini din satelit. Acestea pot oferi vederi aeriene detaliate ale modelelor de aer în evoluție, dar oferă mult mai puține informații despre structurile 3D ale presiunii și densității aerului conținute în cicloni. Aceste caracteristici sunt adesea cruciale pentru a prezice cum se va dezvolta o furtună în viitor.
Echipa lui Tanaka a demonstrat că tehnica de dezvoltare rapidă a muografiei poate fi folosită pentru a studia furtunile în 3D. Abordarea lor folosește multitudinea de muoni produși atunci când razele cosmice se ciocnesc cu atomii din atmosfera superioară. Majoritatea acestor muoni vor călători apoi la suprafața Pământului, unde pot fi detectați.
Măsurarea atenuării
Muografia profită de faptul că unii muoni sunt absorbiți în timp ce călătoresc către detectoarele de pe Pământ – de atmosferă, mare și chiar de structuri solide, cum ar fi clădirile. Fizicienii pot calcula rata cu care sunt produși muoni cosmici, astfel încât să știe la câți să se aștepte pe sol, permițând apoi să determine cât de multă atenuare are loc pe parcurs.
Muografia măsoară această atenuare și folosește acea informație pentru a crea o imagine a structurii intermediare. Până acum, tehnica a fost folosită imaginează interiorul a unei piramide egiptene şi monitorizați adâncimea apei în Golful Tokyo.
Acum, Tanaka și colegii săi au folosit muografia pentru a studia opt taifunuri care au lovit orașul japonez Kagoshima în 2016-2021. Ei s-au concentrat pe densitatea aerului din interiorul ciclonilor – aerul mai dens absorbind mai mulți muoni.
Profiluri verticale
Folosind o rețea de detectoare cu scintilatoare de la sol, cercetătorii au construit profile verticale ale densității aerului în cadrul furtunilor, captând în același timp evoluția în timp a densității. Detectoarele au arătat în mod clar cât de calde, de joasă presiune, din taifunuri erau înconjurate de exterior reci, de înaltă presiune. Aceste structuri nu pot fi detectate numai în imaginile din satelit.
Detectorul prototip folosește muoni cosmici pentru a scana containerele de transport
Echipa face îmbunătățiri suplimentare rețelei sale de detectoare, ceea ce va permite detectarea muonilor atmosferici din mai multe direcții. Cu această actualizare, Tanaka și colegii lor speră că muografia poate fi folosită pentru a observa furtunile de la o distanță de până la 300 km și pentru a prognoza dezvoltarea lor viitoare în timp real. Dacă este combinat cu imagini din satelit și date barometrice, acest lucru ar putea duce în cele din urmă la sisteme de avertizare timpurie mult mai precise pentru ciclonii tropicali - oferind comunităților timp vital pentru a se pregăti pentru dezastre naturale iminente.
Cercetarea este descrisă în Rapoarte științifice.
