Τα κοσμικά μιόνια χαρτογραφούν το εσωτερικό των τροπικών κυκλώνων

Σύνταξη άρθρου: Σ. Ντάφης

Τα κοσμικά μιόνια είναι χρήσιμα για την απεικόνιση δομών των τροπικών καταιγίδων, σύμφωνα με μια διεθνή ομάδα ερευνητών. Με επικεφαλής τον Hiroyuki Tanaka στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα δίκτυο ανιχνευτών μιονίων για να εντοπίσει διαφορές στην πυκνότητα του αέρα μέσα σε μερικούς τυφώνες του Ειρηνικού Ωκεανού. Μέσω περαιτέρω βελτιώσεων, η προσέγγισή τους θα μπορούσε να παρέχει σημαντικές πληροφορίες για συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης για σοβαρές καταιγίδες.

Τροπικοί κυκλώνες, όπως οι τυφώνες, προκαλούν πολλές καταστροφές παγκοσμίως - και μερικές φορές απώλειες ζωών. Ως αποτέλεσμα, οι άνθρωποι βασίζονται σε συστήματα προειδοποίησης που μπορούν να προβλέψουν την ένταση και την τροχιά των κυκλώνων, όσο το δυνατόν ακριβέστερα. Σήμερα, οι προβλέψεις βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στις δορυφορικές εικόνες. Αυτές μπορούν να παρέχουν λεπτομερείς πληροφορίες της κυρυφής των νεφών, αλλά προσφέρουν πολύ λιγότερες πληροφορίες σχετικά με τις τρισδιάστατες δομές της πίεσης και της πυκνότητας του αέρα στους κυκλώνες. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι συχνά κρίσιμα για την πρόβλεψη του πώς θα εξελιχθεί ο κυκλώνεας τις αμέσως επόμενες ώρες και ημέρες.

Η ομάδα του Tanaka έδειξε ότι η ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνική της μυογραφίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των καταιγίδων. Η προσέγγισή τους χρησιμοποιεί το πλήθος των μιονίων που παράγονται όταν οι κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με άτομα στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Τα περισσότερα από αυτά τα μιόνια θα ταξιδέψουν στη συνέχεια στην επιφάνεια της Γης, όπου μπορούν να ανιχνευθούν.

Η μουογραφία εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι ορισμένα μιόνια απορροφώνται καθώς ταξιδεύουν προς τη Γη, καθώς περινούν μέσα από την ατμόσφαιρα, τη θάλασσα, ακόμη και από στερεές δομές όπως τα κτίρια. Οι ειδικοί της μυογραφίας μπορούν να υπολογίσουν τον ρυθμό με τον οποίο παράγονται τα κοσμικά μιόνια, ώστε να γνωρίζουν πόσα αναμένονται στο έδαφος – επιτρέποντας στη συνέχεια να καθορίσουν πόση εξασθένηση συμβαίνει στην πορεία τους.

Η μυογραφία μετρά αυτήν την εξασθένηση και χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να δημιουργήσει μια εικόνα της ενδιάμεσης δομής. Μέχρι στιγμής, η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση του εσωτερικού μιας αιγυπτιακής πυραμίδας και την παρακολούθηση του βάθους του νερού στον Κόλπο του Τόκιο.

Τώρα, ο Tanaka και οι συνεργάτες του έχουν χρησιμοποιήσει τη μυογραφία για να μελετήσουν 8 τυφώνες που έπληξαν την ιαπωνική πόλη Kagoshima το 2016-2021. Επικεντρώθηκαν στην πυκνότητα του αέρα μέσα στους κυκλώνες – με τον πυκνότερο αέρα να απορροφά περισσότερα μιόνια.

Χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο ανιχνευτών με σπινθηριστές στο έδαφος, οι ερευνητές δημιούργησαν κατακόρυφα προφίλ της πυκνότητας του αέρα μέσα στις καταιγίδες, ενώ απαθανάτισαν τη χρονική εξέλιξη της πυκνότητας. Οι ανιχνευτές έδειξαν ξεκάθαρα πώς οι θερμοί, χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης πυρήνες στους τυφώνες ήταν περικυκλωμένοι από ψυχρούς εξωτερικούς "τοίχους" υψηλής πίεσης (καταιγίδες). Αυτές οι δομές δεν μπορούν να ανιχνευθούν με τέτοια ακρίβεια από δορυφορικές εικόνες.

Η ομάδα προχωρά σε περαιτέρω βελτιώσεις στο δίκτυο ανιχνευτών της, κάτι που θα επιτρέψει την ανίχνευση ατμοσφαιρικών μιονίων από πολλαπλές κατευθύνσεις. Με αυτή την αναβάθμιση, ο Tanaka και οι συνάδελφοί του ελπίζουν ότι η μυογραφία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό καταιγίδων από απόσταση έως και 300 km και για την πρόβλεψη της μελλοντικής τους εξέλιξης σε πραγματικό χρόνο. Εάν συνδυαστεί με δορυφορικές εικόνες και βαρομετρικά δεδομένα, αυτό θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε πολύ πιο ακριβή συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης για τροπικούς κυκλώνες – παρέχοντας στις κοινότητες ζωτικό χρόνο για να προετοιμαστούν για επικείμενες φυσικές καταστροφές.

Πηγή: Nature