来自太空的粒子让旋风内部焕然一新

研究人员在10月6日的《科学报告》中报告说，宇宙射线撞击地球高层大气产生的μ介子揭示了日本上空气旋的内部运作。研究人员说，新的成像方法可以让人们更好地了解风暴，并提供另一种工具来帮助气象学家预测天气。

“宇宙射线是可持续的自然资源，可以在这个星球的任何地方[一天]24小时使用，”东京大学的地球物理学家HiroyukiTanaka说，所以这只是利用它们的问题。

介子提供了风暴内部的一瞥，因为气压和密度的变化会改变使其穿过风暴的粒子数量。通过计算当旋风经过时有多少μ子到达日本鹿儿岛的地面探测器，Tanaka和他的同事制作了风暴内部空气密度的粗略3D地图。该方法使团队能够深入了解旋转风暴系统中心的低压区域。

μ子与电子相似，但质量大约是电子的200倍，可以散射空气中的分子。它们也不稳定，这意味着它们会在足够的时间分解成电子和其他称为中微子的粒子。随着气压增加，它的密度也会增加。这反过来又增加了从宇宙射线中诞生的μ子在前往探测器的途中偏离其路径或变得足够慢以致在它完全穿过大气层之前分解的可能性。

田中及其同事说，气压每增加1%，从高层大气到地面的μ介子数量就会减少约2%。

Tanaka以前曾使用宇宙射线中的μ子来观察火山内部，他怀疑其他人已经使用这些粒子来研究天气(SN:4/22/22)。但是，他说，这似乎是第一次有人对风暴内部进行3-Dμ子扫描。

“这是一种有趣的方法，”美国国家海洋和大气管理局位于迈阿密的大西洋海洋学和气象实验室的气象学家弗兰克马克斯说，他没有参与这项研究。

他不希望μ子成像取代传统的气象测量，但它是科学家可以使用的另一种工具。“[它将]与我们现有的技术相辅相成，利用我们的其他传统观测系统(如卫星和雷达)提供风暴的3D绘图。”