มิวออนจักรวาลสำรวจภายในของพายุหมุนเขตร้อน

ทีมนักวิจัยนานาชาติกล่าวว่ามิวออนจักรวาลถูกใช้เพื่อสร้างภาพโครงสร้างที่อยู่ลึกเข้าไปในพายุโซนร้อน นำโดย ฮิโรยูกิ ทานากะ ที่มหาวิทยาลัยโตเกียว ทีมงานใช้เครือข่ายเครื่องตรวจจับมิวออนเพื่อระบุความแตกต่างของความหนาแน่นของอากาศภายในไต้ฝุ่นหลายลูก ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม วิธีการของพวกเขาสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับพายุรุนแรง

พายุหมุนเขตร้อน เช่น พายุไต้ฝุ่นและพายุเฮอริเคนก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมาก และบางครั้งก็สูญเสียชีวิต ในบริเวณละติจูดที่ต่ำกว่าของโลก เป็นผลให้ผู้คนพึ่งพาระบบเตือนภัยที่สามารถทำนายความแรงและวิถีของพายุได้อย่างแม่นยำที่สุด ทุกวันนี้ การคาดการณ์ต้องอาศัยภาพถ่ายดาวเทียมเป็นอย่างมาก สิ่งเหล่านี้สามารถให้มุมมองทางอากาศโดยละเอียดของรูปแบบอากาศที่กำลังพัฒนา แต่ให้ข้อมูลน้อยกว่ามากเกี่ยวกับโครงสร้าง 3 มิติของความดันอากาศและความหนาแน่นที่อยู่ภายในไซโคลน คุณลักษณะเหล่านี้มักมีความสำคัญต่อการคาดการณ์ว่าพายุจะพัฒนาอย่างไรในอนาคต

ทีมของทานากะได้แสดงให้เห็นว่าเทคนิคการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ muography สามารถใช้ในการศึกษาพายุในแบบ 3 มิติได้ วิธีการของพวกเขาใช้จำนวนมิวออนที่เกิดขึ้นเมื่อรังสีคอสมิกชนกับอะตอมในบรรยากาศชั้นบน จากนั้นมิวออนส่วนใหญ่จะเดินทางไปยังพื้นผิวโลก ซึ่งสามารถตรวจจับได้

การวัดการลดทอน

Muography ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่ามิวออนบางตัวถูกดูดกลืนขณะเดินทางไปยังเครื่องตรวจจับบนโลก โดยบรรยากาศ ทะเล และแม้กระทั่งโดยโครงสร้างที่เป็นของแข็ง เช่น อาคาร นักฟิสิกส์สามารถคำนวณอัตราที่ผลิตมิวออนจักรวาลได้ ดังนั้นพวกเขาจึงรู้ว่าจะคาดหวังได้มากเพียงใดบนพื้นดิน ซึ่งช่วยให้ระบุได้ว่าจะมีการลดทอนเกิดขึ้นมากน้อยเพียงใดระหว่างทาง

Muography วัดการลดทอนนี้และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างภาพของโครงสร้างที่แทรกแซง ถึงตอนนี้ได้ใช้เทคนิคในการ ภาพภายใน ของปิรามิดอียิปต์และ ตรวจสอบความลึกของน้ำ ในอ่าวโตเกียว

ตอนนี้ทานากะและเพื่อนร่วมงานได้ใช้ muography เพื่อศึกษาพายุไต้ฝุ่นแปดลูกที่ถล่มเมืองคาโกชิม่าของญี่ปุ่นในปี 2016-2021 พวกเขามุ่งเน้นไปที่ความหนาแน่นของอากาศภายในพายุไซโคลน – โดยที่อากาศหนาแน่นขึ้นจะดูดซับมิวออนมากขึ้น

โปรไฟล์แนวตั้ง

นักวิจัยได้สร้างโปรไฟล์แนวตั้งของความหนาแน่นของอากาศภายในพายุโดยใช้เครือข่ายเครื่องตรวจจับแบบเรืองแสงวาบบนพื้นดิน ขณะที่จับวิวัฒนาการเวลาของความหนาแน่น เครื่องตรวจจับแสดงให้เห็นชัดเจนว่าแกนกลางแรงดันต่ำที่อบอุ่นในพายุไต้ฝุ่นนั้นล้อมรอบไปด้วยภายนอกที่เย็นและแรงดันสูง โครงสร้างเหล่านี้ไม่สามารถตรวจพบได้ในภาพถ่ายดาวเทียมเพียงอย่างเดียว

ทีมงานกำลังทำการปรับปรุงเพิ่มเติมในเครือข่ายเครื่องตรวจจับ ซึ่งจะช่วยให้สามารถตรวจจับมิวออนในบรรยากาศได้จากหลายทิศทาง ด้วยการอัปเกรดนี้ Tanaka และเพื่อนร่วมงานหวังว่า muography จะสามารถใช้ตรวจจับพายุจากระยะไกลได้ถึง 300 กม. และคาดการณ์การพัฒนาในอนาคตแบบเรียลไทม์ หากรวมกับภาพถ่ายดาวเทียมและข้อมูลความกดอากาศ การทำเช่นนี้อาจนำไปสู่ระบบเตือนภัยล่วงหน้าที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับพายุหมุนเขตร้อน ทำให้ชุมชนมีเวลาที่สำคัญในการเตรียมพร้อมสำหรับภัยธรรมชาติที่ใกล้จะเกิดขึ้น

งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน รายงานทางวิทยาศาสตร์.