В новом церновском эксперименте CLOUD в полностью
контролируемых условиях внутри трехметровой цилиндрической камеры будет
изучаться динамика и условия образования маленьких капелек и
кристалликов льда. Роль искусственных космических лучей будет играть
протонный пучок из небольшого церновского ускорителя — Протонного
синхротрона (PS). Ожидается, что исследования начнутся уже в 2009 году.
Исследования, которые проводятся в ЦЕРНе, не ограничиваются одной
лишь физикой элементарных частиц. Многие из них имеют непосредственное
отношение к современным технологиям и даже к повседневной жизни
человека (например, к медицине, материаловедению, системам
безопасности, компьютерным технологиям). Вскоре начнет работу еще один
эксперимент из этой серии, CLOUD, в котором будет изучаться процесс образования облаков при облучении протонами.
Задача этого эксперимента — выяснить, в какой мере космические лучи
влияют на земной климат. Связь тут такая. Прилетающие из глубокого
космоса потоки заряженных частиц пробиваются сквозь магнитное поле
Солнца, попадают на Землю и могут порождать в атмосфере дополнительные
центры конденсации пара. Их количество влияет на динамику образования
облаков, а поскольку облака отражают солнечный свет, то и на суммарный
поток тепла, который достигает поверхности Земли. Поэтому можно
ожидать, что в периоды магнитно-спокойного Солнца, когда больше
космических лучей достигают Земли, климат будет холоднее, а в периоды
активного Солнца — наоборот, теплее.
К сожалению, совершенно неизвестно, насколько эффективно «работает»
вся эта цепочка. Физико-химические процессы, происходящие при пролете
заряженных частиц сквозь атмосферу достаточно сложного состава,
находящуюся к тому же в довольно сильном электрическом поле, надежно
рассчитать не удается. Наблюдательные данные тоже не дают однозначного
ответа, поскольку не получается отделить этот косвенный эффект
изменчивости солнечной активности от прямого эффекта — ведь более
активное Солнце попросту больше греет. Именно поэтому до сих пор
продолжают публиковаться статьи с прямо противоположными выводами.
Во избежание неверной интерпретации следует подчеркнуть, что эта
неопределенность ни в коей мере не касается вывода о сильном
антропогенном вкладе в современное глобальное потепление. Считается
надежно установленным, что суммарный эффект колебаний солнечной
активности — как прямой, так и косвенный, через космические лучи, — сам
по себе не может объяснить те изменения, которые сейчас происходят с
планетой. Однако прояснение этого вопроса будет важным для
палеоклиматологии, поскольку известно, что поток космических лучей
значительно менялся в прошлом, а также для понимания механизма
образования облаков вообще — одного из главных камней преткновения в
современной климатологии.
В новом церновском эксперименте CLOUD, в полностью контролируемых
условиях внутри трехметровой цилиндрической камеры, как раз и будет
изучаться динамика и условия образования маленьких капелек и
кристалликов льда. Роль искусственных «космических лучей» будет играть
специально расширенный на всю камеру протонный пучок из небольшого
церновского ускорителя — Протонного синхротрона (PS). Размеры камеры
достаточны для того, чтобы отслеживать процессы длительностью от долей
секунд и до нескольких часов. Воздух, водяной пар и пары серной кислоты
(они играют важнейшую роль в образовании центров конденсации), а также
материалы для самой установки будут сверхчистыми, что позволит избежать
конденсации паров на нежелательных примесях. Ну и, конечно, в полной
мере будет использоваться техника детектирования и изучения
микроскопических частиц, выработанный за десятилетия экспериментов
в ЦЕРНе и в других центрах мира.
Небольшой по размеру и длительности пилотный вариант этого
эксперимента уже состоялся в 2006 году. Он подтвердил, что эффект
в принципе существует и что его можно будет изучать в таком
эксперименте, а также позволил внести усовершенствования в конструкцию
камеры. Эта камера была построена, и на днях, 20 мая 2009 года, она
прибыла в ЦЕРН. Ожидается, что исследования начнутся уже в 2009 году, и
вначале будет измерена скорость образования центров конденсации при
облучении и без, а также проведены масс-спектрометрические
исследования. В последующие 4 года исследований будет изучена
зависимость процессов от температуры и от наличия следов летучей
органики. Кроме того, физики также собираются в буквальном смысле слова
получать капельки и кристаллики льда с помощью адиабатического
расширения камеры.
Ссылки:
1) Jasper Kirkby. Cosmic rays and climate — доклад, прочитанный в ЦЕРНе 4 июня 2009 года. По ссылке доступны слайды и видеозапись доклада.
2) On CLOUD nine — заметка из журнала CERN Bulletin.
3) CLOUD — страница эксперимента.
4) CLOUD: a particle beam facility to investigate the influence of cosmic rays on clouds (PDF, 2,9 Мб) — техническое описание эксперимента.
взято с elementy.ru
