Unglaubliche Technologie: Wie ein Blitzschlag zugeordnet
Einige Wissenschaftler buchstäblich verbringen ihre Zeit mit warten auf Blitz zu streiken.
Lightning ist die zweite höchste Ursache der jährlichen Wetter-in Verbindung stehenden Todesfälle in den Vereinigten Staaten, nach dem National Wetter Association. Es fängt Feuer, Stromausfälle verursacht und verheerende Auswirkungen auf elektronische Systeme.
Die Wissenschaft der Blitz-Erkennung hat sich verbessert, da Ben Franklin seinen Drachen in einem Gewitter im Jahre 1752 flog. Forscher können jetzt Vorhersagen Bedingungen, die ein Blitz aus heiterem Himmel vorausgehen, und die Lage und Stärke eines Streiks zu verfolgen, während es stattfindet.
"Wir haben große Fortschritte im Verständnis der Physik der Blitz, aber es gibt noch viel Arbeit, die getan werden kann," sagte atmosphärischen Wissenschaftler Phillip Bitzer von der University of Alabama in Huntsville.
Schrauben von oben
Wie Blitze Formen bleibt ein Geheimnis. Die Arbeitshypothese geht: Wenn ein Aufwind von warmer Luft eine Höhe erreicht, ist die Temperatur über dem Gefrierpunkt, Eiskristalle und gefrorenen Partikel interagieren, um eine elektrische Ladungstrennung zu produzieren. Wenn das elektrische Feld zwischen den Ladungen ist groß genug, einen elektrischen Durchschlag – ein Blitz – auftritt. [Infografik: die Geheimnisse der Funktionsweise von Blitz]
Der Zorn des Zeus tritt in zwei Formen: Wolke-Erde Blitze und Intra-Wolke Blitz. Während Blitze, die den Boden stellt die direkte Bedrohung für Mensch und Infrastruktur Streiks, Blitz zwischen oder innerhalb von Wolken gefährlich Hagel und Tornados, warnen kann, sagte Kenneth Cummins, einem atmosphärischen Wissenschaftler an der University of Arizona in Tucson.
"Wir haben bekommen ziemlich gut in der Lage, die Anzahl der Wolke-Boden-Entladungen in einer Region zu quantifizieren und wir immer besser zu quantifizieren, die Anzahl und Art der Intra-Wolke Entladungen" Cummins sagte LiveScience.
Blitz-Abfragung Systeme entwickelt haben, da die Radios Zeit um die Wende des20. Jahrhunderts entwickelt wurden, sagte Cummins. Eines der kritischsten sind Blitz-Zuordnung-Arrays, die Netzwerke von elektromagnetischen Sensoren, die auf die feurige Blitze nach Hause und messen die Energie, die sie freigeben.
Blitz-Zuordnung
Drei verschiedene Systeme erfassen Blitzentladungen über einer Strecke der unterschiedlichen Frequenzen, die die Energien produziert entsprechen.
"Je höher die Frequenz, desto kleiner das Objekt erhalten Sie Bild mitnehmen," sagte Cummins.
Sehr hoher Frequenz (VHF) Arrays, Sammlungen von Sensoren zur Messung elektromagnetischen Strahlung, die Aufnahmen der feinen verzweigten Strukturen eines Blitzeinschlags. VHF-Sensoren arbeiten im Bereich von 10 bis 100 Megahertz und Abstand schließen TogetherAbout ein Dutzend VHF Arrays gibt es bundesweit, unter anderem bei der University of Alabama in Huntsville, Texas Tech und das Kennedy Space Center in Florida.
Im Gegensatz dazu, niedrige Frequenz (LF) arrays Bild größere Blitzaktivität, wie die langen Kanäle von Elektrizität in Wolke-Boden- und Intra-Wolke blinkt. Diese geben Auskunft über die Energie in Form von elektrischem Strom in Kanälen zu Boden freigesetzt. Blitz produziert auch Energie in Form von Licht, Wärme und Atomenergie wie Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Diese Arrays arbeiten im Bereich von Hunderten von Kilohertz auf wenige Megahertz. Die nationalen Lightning Detection Netzwerk (NLDN), ein Netzwerk von mehr als 100 Niederfrequenz-Fernerkundung Stationen rund um die Vereinigten Staaten, ist weit verbreitet von Forschern und vital überwacht für die Vorhersage von Unwettern.
In der weitesten Umfang messen sehr niedrigen Frequenz (VLF) Arrays elektromagnetische Signale nicht nur entlang der Erdoberfläche, aber zwischen der Erde und der Ionosphäre, die obere Schicht der Atmosphäre, die durch Sonnenstrahlung elektrisch geladen ist. Diese Arbeiten im Bereich von 5 bis 30 Kilohertz und Tausende von Kilometern voneinander entfernt angeordnet sind. VLF-Arrays können Blitz erkennen, über Land und Meere, wo Hurrikane und andere Stürme entwickeln. [Electric Earth: atemberaubende Bilder von Blitzen]
BITZER und seine Kollegen an der University of Alabama in Huntsville haben einen Sensor entwickelt, der arbeitet im Bereich von LF/VLF und misst die Veränderung der elektrischen Feldes ein Blitz entladen und wandelt es in eine Spannung. Sie schützen den Sensor vor Regen mit einer invertierten Metall Schale. "Es ist buchstäblich eine Salatschüssel – wir haben es vom Ziel," sagte Bitzer.
Diese Sensoren haben Wissenschaftler einen ziemlich guten Blick auf Blitz auf dem Boden, sondern um einen Gesamtüberblick zu bekommen warum nicht beobachten sie aus dem Weltraum?
Die Wissenschaftler der University of Alabama haben auch einen satellitengestützte Sensor entwickelt, der Photonen aus dem Low-Earth Orbit zählt. Der Satellit macht eine Runde um den Planeten alle 90 Minuten geben Wissenschaftler einen Überblick über die Menge und Verteilung des Blitzes weltweit.
Die National Oceanic und Atmospheric Administration (NOAA) und die NASA bauen eine geostationäre Blitz-Mapper oder GLM, an Bord des Satelliten GOES-R fliegen soll 2015 starten.
Auslösung eines Streiks
Es ist nicht mehr ikonische Sturm Bild als die brillanten weiße Gabeln der Blitz sich ihren Weg über eine bedrohliche Himmel schlängelt. Aber das meiste davon passiert zu schnell für das menschliche Auge, Blick, so Forscher High-Speed-Kameras verwenden, um auszuspionieren, wie der Blitz-Rennen zwischen Himmel und Erde.
Wenn Blitz zuerst entwickelt, sendet er in der Regel eine Schraube genannt führend Schritt nach unten in Richtung Boden, in scheinbar zufälligen Richtungen verzweigt. Wenn die Schraube dicht über dem Boden bekommt, schafft ein intensives elektrisches Feld, wodurch nach oben Luftschlangen, die es erfüllen Luft. Nachdem der Streamer auf den wichtigsten Bolzen befestigen, sehen die Blitz-Gebühren nach unten wieder in Dart führend, die den hellen Teil Beobachter am Boden ist tatsächlich.
Aber für Blitz-Forscher, ist es nicht immer praktisch zu warten, um für Blitz zu entwickeln. Einige Wissenschaftler Raketen in den Wolken, Blitze auslösen – die moderne Version von Ben Franklins Experiment.
"Es gibt nur zwei Orte in den Vereinigten Staaten, die das tun," sagte atmosphärischen Wissenschaftler Ken Eack von New Mexico Tech in Socorro — "hier" und der University of Florida."
Die Raketen, die dünne Drähten, die mit dem Boden verbunden trail, erstellen nach oben Luftschlangen, die eine negativ geladene Schicht in den Wolken, einen nach unten Blitz auslösen zu durchdringen. Eack und seine Kollegen verwenden Blitz Zuordnung Arrays um zu studieren, wo die Blitz-Kanäle gehen und wo sind die elektrischen Ladungen in Wolken. Die Früchte ihrer Bemühungen Gebrauchswert für den Schutz vor Blitzschlägen zu haben könnte, sagte Eack.
Einige Leute haben vorgeschlagen, Blitz mit Laser oder Wasserstrahl, als eine Möglichkeit der Verbreitung der Gefahr eines natürlichen Streiks auslösen. Aber Eack glaubt nicht, dass diese Methoden wirksam wäre. Sie können versuchen, den Blitz zu erhalten, um an einen bestimmten Ort zu schlagen, aber am Ende, "nichts zieht Blitze," sagte Eack.
Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde aktualisiert und um 9:35 Uhr ET. Kenneth Cummins erklärte, dass Blitze zwischen den Wolken Hagel und Tornados, nicht warnen kann, dass es ihnen verursacht. Verweise auf Blitze zwischen Wolke wurden mit Intra-Wolke Blitz ersetzt. Und "Energie in Form von Strom" wurde hinzugefügt, um Informationen LF Arrays bieten.
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