Техника - молодёжи 2002-01, страница 34
П10,а,|гап') Руководитель разработки мюонного локатора В. В. Борот демонстрирует сцинтиллятор, в ТЕМПе таковых — 512. В правой руке ученого — фотоэлектронный умножитель. Предвестник погодных катастроф и магнитных бурь — пик на спектрограмме мюонного потока. шетка — это два слоя сцинтилляторов. Сцинтилляторы в слое (в каждом их 128) расположены с небольшим перекрытием, чтобы проходящая через слой частица гарантированно была обнаружена. Соседние слои в решетке ориентированы перпендикулярно. Таким образом, при прохождении частицы через детекторную решетку два фотоэлектронных умножителя, установленных на разных слоях, зарегистрируют вспышку. То, какие это будут умножители, позволит нам однозначно определить место на решетке (прямоугольные координаты х, у), че рез которое прошла частица. Если же решеток две и стоят они параллельно на некотором удалении друг от друга, то, получая координаты тех мест, где частица прошла через них, можно вычислить направление, откуда та прилетела. Я не случайно все время говорю «частица», ни разу не называя ее по имени, хотя антенна предназначена для ловли частиц вполне определенных. Дело в том, что описанная схема будет регистрировать не только мюоны, но и, например, электроны или гамма-кванты. Поэтому конструкция включает пятый слой сцинтилляторов — подтверждающий. От антенных решеток он отделен пятисантиметровым слоем свинца. В подтверждающем слое сцинтилляторы более крупные, их всего 32. Если частица, прошедшая через две антенные решетки, прошла невредимой через поглощающий материал и была зарегистрирована сцинтиллятором пятого слоя — все в порядке, это именно мюон. В противном случае мы считаем, что это какая-то «левая» частица, к мюонам отношения не имеющая. Мюонный годоскоп-томограф позволил, находясь на поверхности Земли (и никак, заметим, себя при этом не обнаруживая), например, по общей интенсивности мюонного потока, усредненного за некоторое время, определить сред-немассовую (среднюю по всей толщине) температуру атмосферы Если же известно распределение мюонного потока по углам прилета, то можно вычислить распределение температуры по высотам. А такие данные, в свою очередь, позволяют находить места восходящих и нисходящих воздушных потоков. Другим способом все это можно узнать, только поднимаясь на высоту, в том числе и очень неудобную, где самолетам и аэростатам уже высоко, а спутникам еще низко. Помимо множества других полезных применений, информация о температуре воздуха на стратосферных высотах позволяет измерить толщину озонового слоя. Известно, что нагрев средней стратосферы происходит, в основном, за счет поглощения солнечного ультрафиолета. Таким образом, чем больше на высотах 10—30 км разница дневной и ночной температур, тем выше там концентрация озона и тем лучше озоновый слой поглощает ультрафиолет. Если вести такие измерения постоянно (на локаторе «ТЕМП» это предполагается сделать впервые), можно определить сезонную изменчивость толщины озонового слоя и ее зависимость от воздействий разнообразных техногенных и геофизических факторов. Мюонный локатор позволяет видеть ветры в стратосфере и измерять их скорость. Как уже сказано, поток мюонов из определенной точки в атмосфере тем меньше, чем больше там плотность воздуха. Картина интенсивностей мюонного потока из разных мест — это картина локальных разрежений и уплотнений воздуха в этих местах. Изучение ее движения во времени позволяет определять параметры ветров в стратосфере. Если же для каждого направления анализировать частотный спектр мюон- ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 ' 2 0 0 2 ного потока (то есть спектр количества прилетающих с данного направления за единицу времени мюонов), то по его модуляции можно судить о прохождении в стратосфере внутренних гравитационных волн Внутренние гравитационные волны (ВГВ) — это поперечные (в отличие от продольных акустических) волны плотности, возникающие высоко в атмосфере ВГВ могут распространяться как вдоль горизонта, так и по направлению к поверхности Земли, но из-за большого затухания по вертикали наземные барографы их зарегистрировать не могут. Обычно спектр частот регистрации мюонов представляет собой довольно хаотичную картину, но этот хаос более или менее равномерный. Если же на фоне этого хаоса возникает заметный пик — значит, проходит внутренняя гравитационная волна. Самое замечательное то, что ВГВ являются предвестниками опасных явлений погоды. Еще ничто может не внушать опасений, еще может не быть «засветок» на экранах радиолокаторов от грозовой или мощно-кучевой облачности, еще могут экипажи находящихся в воздухе летательных аппаратов докладывать на пункт управления: «Опасных не наблюдаю», — а внутренняя гравитационная волна уже пошла, и мюонный локатор это видит! В день памятного всем москвичам урагана, 20 июня 1998 г. около 14 ч московского времени, в атмосфере над Москвой, на высоте около 20 км, с северо-востока на юго-запад прошла ударная волна, которая вызвала мощное колебание уровней давления атмосферы сверху вниз амплитудой около 150 м на высотах от 10 до 20 км, продолжительностью 4 ч, амплитудой 15 стандартных отклонений. Наличие аномального возмущения в атмосфере над Москвой было, по данным «ТЕМПа», ясно к 15 — 17 ч, а ураган разразился где-то около 18 ч. Так что мюонный локатор является мощнейшим инструментом наблюдения предвестников гроз и ураганов. Но предсказание опасных явлений с помощью мюонного локатора не исчерпывается атмосферой — оно распространяется и на космос! Помните, в медленности изменения ГКИ по времени и практическом постоянстве по направлениям есть некоторые исключения? Оказывается, модуляция потока космических лучей может быть вызвана ударными волнами в межпланетном магнитном поле. Они представляют серьезную опасность, поскольку способны вызвать катастрофические последствия для техногенной деятельности на Земле. Их изучение и предсказание является актуальной задачей, пока еще до конца не решенной. Сейчас уже ясно, что фронт ударной волны, распространяющейся в космическом пространстве со скоростью от 400 до 1000 км/с, может быть наблюдаем при помощи мюонного локатора за некоторое время (от нескольких часов до нескольких суток) до того, как ударная волна достигнет поверхности Земли. Готовятся и работы по изучению с помощью установки «ТЕМП» солнечных вспышек. ■ 31 |
