Un team di ricercatori ha scoperto che i raggi cosmici possono aiutare a comprendere meglio i fenomeni meteorologici, in particolare i temporali. L’osservazione del comportamento dei muoni, particelle cariche generate dalle interazioni dei raggi cosmici con l’atmosfera, ha permesso di individuare e analizzare le differenze di potenziale elettrico all’interno delle nubi temporalesche. Questa innovazione potrebbe migliorare i sistemi di allerta meteorologica e la previsione dei fulmini, a tutela delle attività umane.
La fisica e il meteo si uniscono
Il telescopio Grapes-3, situato a Ooty in India, ha registrato 487 temporali tra il 2011 e il 2020, grazie al suo sistema di rilevamento dei muoni. Questi ultimi, particelle ad alta energia, attraversano l’atmosfera e vengono influenzati dal campo elettrico delle nubi. La velocità dei muoni cambia a seconda del loro carico: quelli negativi vengono accelerati, mentre quelli positivi vengono rallentati. Questa variazione è misurabile e permette di individuare la presenza di temporali.
La sensibilità dello strumento varia in base alla direzione. Per molto tempo, i dati raccolti da Grapes-3 sembravano indicare una maggiore frequenza di temporali nella direzione orientale. Tuttavia, le verifiche con sensori elettrici indipendenti hanno escluso motivazioni meteorologiche. La causa dell’asimmetria è stata scoperta attraverso simulazioni informatiche: la sensibilità dello strumento era diversa in base alla direzione.
Un mistero svelato
La soluzione dell’enigma risiede nel cut-off geomagnetico, cioè la soglia di sbarramento con cui il campo magnetico terrestre devia le particelle cosmiche cariche. Schermando le particelle positive a bassa energia in modo più marcato da est rispetto a ovest, aumenta lo squilibrio di carica tra muoni positivi e negativi e rende Grapes-3 molto più sensibile ai campi elettrici temporaleschi verso est. Questo fenomeno ha permesso di misurare potenziali elettrici fino a 1,3 gigavolt, superando le misurazioni tradizionali con aerei o palloni sonda. I risultati confermano le intuizioni di Charles Thomson Rees Wilson, premio Nobel per la fisica negli anni Venti. L’osservazione dei muoni non solo rivela informazioni sulle nubi, ma offre anche un’opportunità per migliorare la previsione dei fenomeni meteorologici.
La fisica delle particelle apre nuove possibilità per la meteorologia. La capacità di Grapes-3 di registrare e analizzare i muoni ha aperto nuove possibilità per la meteorologia. L’alterazione del flusso di muoni permette di estrapolare dati utili per comprendere meglio i meccanismi dei temporali e prevedere la formazione dei fulmini. Questo approccio, basato sulla fisica delle particelle, potrebbe integrarsi con i metodi tradizionali, migliorando la precisione e l’efficacia dei sistemi di allerta meteorologica. Lo studio, pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), rappresenta un passo significativo nella ricerca scientifica. La collaborazione tra fisica e meteorologia dimostra come le discipline possano trovare punti di contatto per risolvere problemi complessi, come quelli legati al clima e alle condizioni atmosferiche.
