Muonen van kosmische straling kunnen leiden tot een nieuw hulpmiddel om het weer te begrijpen
Tyfoon Hinnamnor wervelt op 31 augustus in de westelijke Stille Oceaan. Subatomaire deeltjes uit de ruimte kunnen een nieuwe manier zijn om in dergelijke stormen te kijken.
Deeltjes die vanuit de ruimte naar beneden regenen bieden 3D-beelden in wervelende tropische stormen.
Muonen gemaakt van kosmische stralen die inslaan in de bovenste atmosfeer van de aarde hebben onthulde de innerlijke werking van cyclonen boven Japan, rapporteren onderzoekers 6 oktober in Wetenschappelijke rapporten. De nieuwe beeldvormingsbenadering zou kunnen leiden tot een beter begrip van stormen, zeggen de onderzoekers, en een ander hulpmiddel bieden om meteorologen te helpen het weer te voorspellen.
“Kosmische stralen zijn duurzame natuurlijke hulpbronnen die 24 uur lang overal op deze planeet kunnen worden gebruikt [a day]”, zegt geofysicus Hiroyuki Tanaka van de Universiteit van Tokio, dus het is gewoon een kwestie van profiteren.
Muonen bieden een glimp van binnenin stormen omdat variaties in luchtdruk en dichtheid het aantal deeltjes veranderen dat een storm doorstaat. Door te tellen hoeveel muonen arriveerden bij een detector op de grond in Kagoshima, Japan terwijl cyclonen voorbij trokken, produceerden Tanaka en collega’s ruwe 3D-kaarten van de dichtheid van lucht in de stormen. De aanpak gaf het team een kijkje in de lagedrukgebieden in de centrale roterende stormsystemen.
Muonen, die vergelijkbaar zijn met elektronen, maar ongeveer 200 keer zo zwaar zijn, kunnen moleculen in de lucht verstrooien. Ze zijn ook onstabiel, wat betekent dat ze, als ze genoeg tijd krijgen, uiteenvallen in elektronen en andere deeltjes die neutrino’s worden genoemd. Naarmate de luchtdruk toeneemt, neemt ook de dichtheid toe. Dat vergroot op zijn beurt de kans dat een muon dat uit een kosmische straal is geboren, op weg naar een detector van zijn pad wordt gestoten of zodanig wordt vertraagd dat het kapot gaat voordat het helemaal door de atmosfeer is gekomen.
Voor elke toename van de luchtdruk met 1 procent, zeggen Tanaka en collega’s, neemt het aantal muonen dat de passage van de bovenste atmosfeer naar de grond overleeft met ongeveer 2 procent af.
Tanaka heeft eerder muonen van kosmische straling gebruikt om in vulkanen te kijken, en hij vermoedt dat anderen de deeltjes hebben gebruikt om het weer te bestuderen (SN: 22-04-22). Maar, zegt hij, dit lijkt de eerste keer te zijn dat iemand 3D muon-scans heeft gemaakt van de binnenkant van een storm.
“Het is een interessante benadering”, zegt meteoroloog Frank Marks van het Atlantische Oceanografisch en Meteorologisch Laboratorium van de National Oceanic and Atmospheric Administration in Miami, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Hij verwacht niet dat muonbeeldvorming conventionele meteorologische metingen zal vervangen, maar het is een ander hulpmiddel dat wetenschappers zouden kunnen gebruiken. “[It] zou een aanvulling zijn op onze bestaande technieken om de stormen in 3D in kaart te brengen met onze andere traditionele observatiesystemen, zoals satellieten en radar.”
