Ongelooflijke Technologie: Hoe Een Blikseminslag In Kaart Te Brengen

{h1}

De huidige bliksemdetectiesystemen variëren van landelijke sensornetwerken tot satellieten die bouten uit de ruimte waarnemen.

Sommige wetenschappers besteden letterlijk hun tijd aan het wachten op blikseminslag.

Blikseminslag is volgens de National Weather Association de op een na hoogste oorzaak van jaarlijkse weersverwachtingen in de Verenigde Staten. Het veroorzaakt branden, veroorzaakt stroomuitval en veroorzaakt schade aan elektronische systemen.

De wetenschap van bliksemherkenning is dramatisch verbeterd sinds Ben Franklin met zijn vlieger in een onweersbui vloog in 1752. Onderzoekers kunnen nu omstandigheden voorspellen die voorafgaan aan een bout uit het niets, en de locatie en sterkte van een aanval volgen terwijl deze zich voordoet.

"We hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt in het begrijpen van de fysica van bliksem, maar er is nog steeds veel werk te doen," zei atmosferische wetenschapper Phillip Bitzer van de Universiteit van Alabama in Huntsville.

Bouten van boven

Hoe bliksemvormen nog steeds een beetje een mysterie vormen. De werkhypothese luidt: wanneer een opwaartse stroming van warme lucht een hoogte bereikt waar de temperatuur net boven het vriespunt ligt, gaan ijskristallen en bevroren deeltjes samen om een ​​elektrische ladingsscheiding te produceren. Wanneer het elektrische veld tussen de ladingen groot genoeg is, treedt een elektrische storing op - een bliksemflits -. [Infographic: The Mysteries of Lightning Works]

Bliksem treft meer dan 250.000 mensen per jaar wereldwijd.

Bliksem treft meer dan 250.000 mensen per jaar wereldwijd.

Dankbetuiging: Randy Moore Shutterstock.com

De woede van Zeus neemt twee vormen aan: bliksem van wolk naar grond en bliksem binnen de wolk. Terwijl blikseminslag op de grond de meest directe bedreiging vormt voor mens en infrastructuur, kan bliksem tussen of in wolken waarschuwen voor gevaarlijke hagel en tornado's, zei Kenneth Cummins, een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Arizona, in Tucson.

"We zijn er behoorlijk goed in geworden om het aantal wolken-naar-grond-ontladingen in een regio te kwantificeren, en we worden steeds beter in het kwantificeren van het aantal en de aard van lozingen binnen de wolken," vertelde Cummins aan WordsSideKick.com.

Bliksemafhankelijke systemen zijn in ontwikkeling sinds de tijdradio's rond de 20ste werden ontwikkeldth eeuw, zei Cummins. Een van de meest kritieke zijn bliksemafleidingsmatrices, dit zijn netwerken van elektromagnetische sensoren die op de vurige flitsen thuiskomen en de energie meten die ze afgeven.

Bliksemtoewijzing

Drie verschillende systemen vangen bliksemontladingen over een reeks verschillende frequenties, die overeenkomen met de geproduceerde energieën.

"Hoe hoger de frequentie waarnaar je gaat, hoe kleiner het object dat je te zien krijgt," zei Cummins.

Zeer hoogfrequente (VHF) -arrays, verzamelingen sensoren die elektromagnetische straling meten, maken beelden van de fijne vertakkingsstructuren van een blikseminslag. VHF-sensoren werken in het bereik van 10 tot 100 megahertz en zijn dicht bij elkaar geplaatst. Over een dozijn VHF-arrays bestaat het hele land, inclusief aan de Universiteit van Alabama in Huntsville, New Mexico Tech en het Kennedy Space Center in Florida.

Laagfrequente (LF) combineert daarentegen grootschalige bliksemactiviteit, zoals de lange kanalen van elektriciteit in cloud-to-ground en intra-cloud flitsen. Deze geven informatie over de afgegeven energie, in de vorm van elektrische stroom in kanalen naar aarde. Bliksem produceert ook energie in de vorm van licht, warmte en atoomenergie zoals röntgenstralen en gammastralen. Deze arrays werken in het bereik van honderden kilohertz tot enkele megahertz. Het National Lightning Detection Network (NLDN), een netwerk van meer dan 100 laagfrequente meetstations in de Verenigde Staten, wordt veel gebruikt door onderzoekers en biedt vitale monitoring voor het voorspellen van slecht weer.

Op de breedste schaal meten zeer lage frequentie (VLF) arrays elektromagnetische signalen, niet alleen langs het aardoppervlak, maar tussen de aarde en de ionosfeer, de bovenste laag van de atmosfeer die elektrisch wordt opgeladen door zonnestraling. Deze werken in het bereik van 5 tot 30 kilohertz en zijn duizenden kilometers uit elkaar geplaatst. VLF-arrays kunnen bliksem detecteren over land en oceanen, waar orkanen en andere stormen zich ontwikkelen. [Electric Earth: Stunning Images of Lightning]

Bitzer en zijn collega's aan de Universiteit van Alabama in Huntsville hebben een sensor ontwikkeld die in het LF / VLF-bereik werkt en meet de verandering in elektrisch veld van een bliksemafvoer en zet deze om in een spanning. Ze beschermen de sensor tegen regen met een omgekeerde metalen schaal. "Het is letterlijk een slakom - we hebben het van Target," zei Bitzer.

Deze sensoren geven wetenschappers een redelijk goed zicht op de bliksem op de grond, maar om een ​​globaal beeld te krijgen, waarom zou je het niet vanuit de ruimte observeren?

De wetenschappers van de Universiteit van Alabama hebben ook een op satellieten gebaseerde sensor ontwikkeld die fotonen telt uit een baan met een lage baan om de aarde. De satelliet maakt elke 90 minuten een ronde rond de planeet, waardoor wetenschappers een beeld krijgen van de hoeveelheid en distributie van bliksem wereldwijd.

De National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) en NASA bouwen aan een geostationaire lightning mapper, of GLM, om aan boord van de GOES-R-satellietset te vliegen om in 2015 te lanceren.

Een aanval activeren

Een getriggerd bliksem-experiment uitgevoerd in Florida als onderdeel van een lopende onderzoeksinspanning om beter te begrijpen hoe bliksemvormen ontstaan. Het blauwgroene licht in het beeld is van koper in de initiële triggeringdraad die wordt verwarmd tot het punt van stralend licht. Heldere witte bliksemschichten opzij werden verplaatst door wind die tussen de slagen door waaide.

Een getriggerd bliksem-experiment uitgevoerd in Florida als onderdeel van een lopende onderzoeksinspanning om beter te begrijpen hoe bliksemvormen ontstaan. Het blauwgroene licht in het beeld is van koper in de initiële triggeringdraad die wordt verwarmd tot het punt van stralend licht. Heldere witte bliksemschichten opzij werden verplaatst door wind die tussen de slagen door waaide.

Dankbetuiging: Doug Jordan en Martin Uman / Internationaal Centrum voor Bliksemonderzoek en Testen

Er is geen iconischer stormimago meer dan de schitterende witte vorken van bliksem die zich een weg banen door een dreigende hemel. Maar het meeste gebeurt te snel voor het menselijk oog om een ​​glimp op te vangen, dus onderzoekers gebruiken hogesnelheidscamera's om te bespioneren hoe de bliksem vliegt tussen hemel en aarde.

Wanneer de bliksem zich voor het eerst ontwikkelt, stuurt deze over het algemeen een bout genaamd een stappenteller naar beneden in de richting van de grond, vertakkend in schijnbaar willekeurige richtingen. Wanneer de bout dicht bij de grond komt, ontstaat er een intens elektrisch veld, dat opwaartse streamers veroorzaakt die het midair tegenkomen. Nadat de streamers aan de hoofdbout zijn bevestigd, valt de bliksem weer omlaag in een dartleader, wat het heldere deel is dat waarnemers op de grond daadwerkelijk zien.

Maar voor bliksemonderzoekers is het niet altijd praktisch om te wachten tot de bliksem zich ontwikkelt. Sommige wetenschappers schieten raketten af ​​in de wolken om bliksem te activeren - de moderne versie van het experiment van Ben Franklin.

"Er zijn maar twee plaatsen in de Verenigde Staten die dat doen", zei atmosferische wetenschapper Ken Eack van New Mexico Tech in Socorro - "hier en de universiteit van Florida."

De raketten, die dunne draden verbinden die verbonden zijn met de grond, creëren opwaartse streamers die een negatief geladen laag in de wolken binnendringen en een neerwaartse flits veroorzaken. Eack en zijn collega's gebruiken bliksemafbeeldingen om te bestuderen waar de bliksems gaan en waar de elektrische lading zich binnen de wolken bevindt. De vruchten van hun inspanningen kunnen ook praktische waarde hebben bij de bescherming tegen blikseminslag, aldus Eack.

Sommige mensen hebben voorgesteld bliksem te triggeren met lasers of waterstralen, als een manier om het risico van een natuurlijke aanval te verspreiden. Maar Eack denkt niet dat deze methoden effectief zouden zijn. Je kunt op een bepaalde plek proberen blikseminslag te krijgen, maar uiteindelijk "niets trekt bliksem aan", zei Eack.

Opmerking van de uitgever: Dit artikel is bijgewerkt om 09:35 uur ET. Kenneth Cummins verklaarde dat bliksem tussen wolken kan waarschuwen voor hagel en tornado's, niet dat het hen veroorzaakt. Verwijzingen naar interwolk bliksem werden vervangen door intra-cloud bliksem. En 'energie in de vorm van stroom' is toegevoegd aan informatie die LF-arrays bieden.

Volgen Tanya Lewis op tjilpen en Google+. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Handheld TESLA COIL GUN at 28,000fps - Smarter Every Day 162.




Onderzoek


Nieuwe Antivries Verbetert Ijs
Nieuwe Antivries Verbetert Ijs

'Straal Van Onzichtbaarheid' Kan Objecten Met Behulp Van Licht Verbergen
'Straal Van Onzichtbaarheid' Kan Objecten Met Behulp Van Licht Verbergen

Science Nieuws


Kijk Uit Voor Deadly Nighttime Twisters In Winter
Kijk Uit Voor Deadly Nighttime Twisters In Winter

Hoe Ontdekten Nobelprijswaardige Fysici Kosmische Versnelling?
Hoe Ontdekten Nobelprijswaardige Fysici Kosmische Versnelling?

Welke Kwam Als Eerste? Eieren Voor Kippen, Zeggen Wetenschappers Nu
Welke Kwam Als Eerste? Eieren Voor Kippen, Zeggen Wetenschappers Nu

Tiny Slowdown In Earth'S Rotation Kan Grote Aardbevingen Veroorzaken
Tiny Slowdown In Earth'S Rotation Kan Grote Aardbevingen Veroorzaken

Hepatitis C Gevallen Triple En Opioid Crisis Is Hoofdzakelijk Te Beschuldigen
Hepatitis C Gevallen Triple En Opioid Crisis Is Hoofdzakelijk Te Beschuldigen


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com