Ученые используют космические лучи для изучения торнадо и других опасных штормов

Космические лучи могут предоставить ученым новый способ отслеживания и изучения разрушительных торнадо и других опасных погодных явлений. Исследователи, объединив локальные метеорологические данные со сложными астрофизическими симуляциями, изучили возможность использования устройства, детектирующего высокоэнергетические частицы — мюоны, для дистанционного измерения суперъячеечных гроз, порождающих торнадо.

Традиционные методы отслеживания торнадо полагаются на измерения с помощью дронов или метеозондов, что часто требует приближения людей к опасной зоне шторма. Новый подход, изучающий влияние штормов на мюоны (частицы тяжелее электронов, движущиеся почти со скоростью света), может стать дополнительным инструментом для получения более точной картины атмосферных условий. «Атмосферные мюоны чувствительны к свойствам атмосферы, через которую они проходят, — пояснил ведущий автор исследования Уильям Лущак. — Если группа мюонов прошла через грозу, количество, которое вы измерите на другой стороне, будет отличаться от пучка, прошедшего через спокойный день».

Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, показало, что суперъячейки вызывают очень слабые изменения в количестве, направлении и интенсивности этих частиц. Моделирование, основанное на данных суперъячейки 2011 года в Эль-Рино, Оклахома, подтвердило, что мюоны действительно подвержены влиянию поля давления внутри торнадо. Использование мюонов для анализа погодных условий позволило бы ученым получать данные о давлении, не размещая приборы в непосредственной близости от смерча.

Рассматриваемый в работе детектор мюонов значительно меньше известных установок, таких как обсерватория Пьера Оже в Аргентине, и может быть портативным (наименьший описанный вариант имеет размер около 50 метров). Однако для повышения точности измерений и охвата большего количества частиц может потребоваться создание крупных стационарных детекторов в регионах, подобных «Аллее торнадо» в США. Улучшение моделей атмосферы с помощью данных о космических лучах потенциально может повысить точность прогнозов и штормовых предупреждений, давая обществу больше времени на подготовку.