Cosmic muons สำรวจภายในของพายุหมุนเขตร้อน

Cosmic muons สำรวจภายในของพายุหมุนเขตร้อน

ถูกใช้เพื่อสร้างภาพโครงสร้างที่อยู่ลึกเข้าไปในพายุโซนร้อน ตามที่ทีมนักวิจัยนานาชาติระบุ นำโดยฮิโรยูกิ ทานากะแห่งมหาวิทยาลัยโตเกียว ทีมงานใช้เครือข่ายเครื่องตรวจจับมูออนเพื่อระบุความแตกต่างของความหนาแน่นของอากาศภายในพายุไต้ฝุ่นหลายลูก ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม แนวทางของพวกเขาสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับพายุรุนแรง

พายุหมุนเขตร้อน 

เช่น ไต้ฝุ่นและเฮอริเคนสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวง และบางครั้งอาจสูญเสียชีวิตไปทั่วทั้งบริเวณละติจูดล่างของโลก เป็นผลให้ผู้คนพึ่งพาระบบเตือนภัยที่สามารถทำนายความแรงของพายุและวิถีการเคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทุกวันนี้ การพยากรณ์อาศัยภาพถ่ายดาวเทียม

เป็นอย่างมาก สิ่งเหล่านี้สามารถให้มุมมองทางอากาศโดยละเอียดของรูปแบบอากาศที่เปลี่ยนแปลง แต่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้าง 3 มิติของความกดอากาศและความหนาแน่นที่อยู่ภายในพายุไซโคลนน้อยกว่ามาก คุณลักษณะเหล่านี้มักมีความสำคัญต่อการทำนายว่าพายุจะพัฒนาไปอย่างไรในอนาคต

ทีมงานของทานากะได้แสดงให้เห็นว่าเทคนิคมิวโอกราฟีที่พัฒนาอย่างรวดเร็วสามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาพายุในแบบ 3 มิติได้ วิธีการของพวกเขาใช้มิวออนจำนวนมากที่เกิดขึ้นเมื่อรังสีคอสมิกชนกับอะตอมในบรรยากาศชั้นบน มิวออนเหล่านี้ส่วนใหญ่จะเดินทางไปยังพื้นผิวโลก ซึ่งสามารถตรวจ

จับพวกมันได้การวัดการลดทอนใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่ามิวออนบางส่วนถูกดูดซับขณะที่พวกมันเดินทางไปยังเครื่องตรวจจับบนโลก จากชั้นบรรยากาศ ทะเล หรือแม้แต่ตามโครงสร้างที่มั่นคง เช่น อาคาร นักฟิสิกส์สามารถคำนวณอัตราการผลิตมิวออนของคอสมิกได้ ดังนั้นพวกเขาจึงรู้ว่า

จะมีจำนวนเท่าใดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นบนพื้น จากนั้นจึงกำหนดได้ว่าจะเกิดการลดทอนมากน้อยเพียงใดระหว่างทางวัดการลดทอนนี้และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างภาพของโครงสร้างที่แทรกแซง จนถึงปัจจุบัน มีการใช้เทคนิคนี้ในการถ่ายภาพภายในพีระมิดอียิปต์และตรวจสอบความลึกของน้ำในอ่าวโตเกียว

ตอนนี้ และเพื่อน

ร่วมงานได้ใช้ เพื่อศึกษาพายุไต้ฝุ่นแปดลูกที่พัดถล่มเมือง ของญี่ปุ่นในปี 2559-2564 พวกเขามุ่งเน้นไปที่ความหนาแน่นของอากาศภายในไซโคลน โดยอากาศที่หนาแน่นกว่าจะดูดซับมิวออนได้มากขึ้น

โปรไฟล์แนวตั้งการใช้เครือข่ายเครื่องตรวจจับประกายไฟบนพื้นดิน 

นักวิจัยได้สร้างโปรไฟล์แนวตั้งของความหนาแน่นของอากาศภายในพายุ ขณะเดียวกันก็จับเวลาวิวัฒนาการของความหนาแน่น เครื่องตรวจจับแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าแกนกลางที่อบอุ่นและมีความกดอากาศต่ำในพายุไต้ฝุ่นถูกล้อมรอบด้วยภายนอกที่มีความหนาวเย็นและมีความกดอากาศสูง 

เพื่อตรวจจับพายุจากระยะไกลถึง 300 กม. และคาดการณ์การพัฒนาในอนาคตได้แบบเรียลไทม์ หากรวมกับภาพถ่ายดาวเทียมและข้อมูลความกดอากาศ ในที่สุดอาจนำไปสู่ระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับพายุหมุนเขตร้อนที่แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งช่วยให้ชุมชนมีเวลาสำคัญในการเตรียมพร้อมสำหรับภัยพิบัติ

ถึงกระนั้น เมื่อถึงช่วงปลายฤดูใบไม้ผลิและต้นฤดูร้อน การผลิตเฉลี่ยต่อวันของแผงมักจะเกินปริมาณการใช้เฉลี่ยต่อวันของบ้าน ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่น่ายินดีผลประโยชน์ทางการเงินไม่ชัดเจน ไฟฟ้าของสหราชอาณาจักรมาจากแหล่งต่างๆ รวมถึงพลังงานหมุนเวียน ก๊าซ นิวเคลียร์ และ (ไม่ค่อย) ถ่านหิน 

แต่ราคาไฟฟ้าจะเชื่อมโยงกับแหล่งที่แพงที่สุด (ปัจจุบันคือก๊าซ) ราคาค่าไฟฟ้าในสหราชอาณาจักรยังรวมภาษีด้านสิ่งแวดล้อมซึ่งไม่ได้ใช้กับก๊าซแม้ว่าจะมีต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมที่สูงขึ้นก็ตาม ดังนั้นในขณะที่บ้านเราใช้พลังงานน้อยลง แต่พลังงานที่นำเข้ายังคงมีราคาแพงกว่าก๊าซมากเมื่อเทียบตามหน่วย 

การขายไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ช่วยได้ เช่นเดียวกับการให้ปั๊มความร้อนจากโครงการสร้างแรงจูงใจด้านความร้อนทดแทนภายในประเทศของรัฐบาลอังกฤษ (ปัจจุบันปิดไปแล้ว) แต่ปัญหาส่วนนี้เกี่ยวข้องกับการเมือง ไม่ใช่ฟิสิกส์ปั๊มความร้อนเช่นเดียวกับเจ้าของบ้านที่ต้องแบกรับภาระค่าไฟที่สูงขึ้น

และการปล่อย

ก๊าซคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ฉนวนกันความร้อนที่ไม่ดียังจำกัดตัวเลือกสำหรับการเปลี่ยนวิธีทำความร้อนในบ้าน แผนการของรัฐบาลสหราชอาณาจักรในการบรรลุการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์นั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนหม้อต้มก๊าซธรรมชาติเป็นปั๊มความร้อนอย่าง มาก  โดยมีเป้าหมายที่ปั๊มความร้อน 19 ล้าน

เครื่องภายในปี 2593 เทียบกับประมาณ 250,000 เครื่องในปัจจุบัน เป็นกลยุทธ์ที่เข้าท่าในบางแง่ปั๊มความร้อนทำงานบนหลักการเดียวกับตู้เย็น ยกเว้นว่าจะดึงความร้อนจากอากาศหรือพื้นภายนอกเข้ามาเพื่อทำให้ภายในอุ่นขึ้น และด้วยกฎของอุณหพลศาสตร์ พวกมันจึงมีประสิทธิภาพอย่างน่าทึ่ง: 

สำหรับไฟฟ้าแต่ละหน่วยที่รับเข้าไป พวกมันจะคายความร้อนออกมา 3-4 หน่วย (ดูกล่อง “ปั๊มความร้อนทำงานอย่างไร”) เทคโนโลยีนี้ยังเติบโตเต็มที่ในเชิงพาณิชย์ โดยผู้ผลิตรายใหญ่ เช่น ได้ผลิตรถยนต์หลายรุ่นน่าเสียดายที่บางแง่มุมของการตั้งค่าพลังงานในปัจจุบันของสหราชอาณาจักร

ต้องใช้ประแจในการทำงาน Zhibin Yuวิศวกรแห่งมหาวิทยาลัยกลาสโกว์สรุปสถานการณ์ “ในสหราชอาณาจักร บ้านของเราส่วนใหญ่เชื่อมต่อกับกริดแก๊ส ดังนั้นระบบทำความร้อนส่วนกลางของเราจึงออกแบบมาสำหรับหม้อไอน้ำ” เขาอธิบาย ด้วยการหมุนเวียนน้ำที่อุณหภูมิ 60, 70 หรือแม้กระทั่ง 80 °C 

หม้อต้มก๊าซธรรมชาติแบบดั้งเดิมสามารถทำให้บ้านร้อนได้ (แม้ว่าจะมีราคาสูง) แม้ว่าหม้อน้ำจะมีขนาดเล็กและผนังและห้องใต้หลังคาหุ้มฉนวนไม่ดีก็ตามในทางกลับกัน ประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแหล่งที่มาของปั๊มความร้อน (เช่น อากาศภายนอก) และแหล่งจ่าย (น้ำหรืออากาศที่ไหลเวียนรอบระบบทำความร้อน) ตามที่ Yu อธิบาย

Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน