การปรากฏตัวของละอองลอย รวมถึงสารมลพิษที่มนุษย์สร้างขึ้น ในชั้นบรรยากาศสามารถเพิ่มความชื้นของเมฆ เพิ่มความเร็วในการเคลื่อนตัวของอากาศ และนำไปสู่พายุฝนฟ้าคะนองที่รุนแรงขึ้น นักวิจัยโต้แย้งจากสหรัฐอเมริกา การทำความเข้าใจกลไก “การกักเก็บความชื้น” นี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจและคาดการณ์การพัฒนาของพายุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีละอองลอยสูง
ในเขตร้อน
การปล่อยอนุภาคขนาดจิ๋วสู่ชั้นบรรยากาศ ไม่ว่าจะจากกิจกรรมของมนุษย์ หรือจากแหล่งธรรมชาติ เช่น ภูเขาไฟหรือพายุฝุ่น เป็นที่ทราบกันดีว่าส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศในท้องถิ่น ท่ามกลางผลกระทบอื่นๆ การปล่อยสารดังกล่าวช่วยเสริมการยกระดับการไหลเวียนของเมฆในชั้นลึก ทำให้เกิดระบบพายุ
ที่ใหญ่ขึ้นและรุนแรงขึ้น สิ่งนี้ช่วยอธิบายได้ว่าเหตุใดในเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนองที่รุนแรงที่สุดจึงก่อตัวขึ้นเหนือพื้นดิน ซึ่งระดับละอองลอยในชั้นบรรยากาศจะสูงกว่า ในทางตรงกันข้าม ฟ้าแลบที่เกิดขึ้นเหนือมหาสมุทรมักจะสังเกตได้ใกล้กับเส้นทางเดินเรือ ซึ่งเรือจะทิ้งร่องรอยของละอองไอเสียไว้
เฟสเย็นและเฟสอุ่นอย่างไรก็ตาม เหตุผลที่แน่ชัดสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างละอองลอยกับกิจกรรมของพายุนั้นไม่มีความชัดเจนมานานแล้ว มีการเสนอกลไกสองอย่างเพื่ออธิบาย ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เกี่ยวข้องกับการปล่อยความร้อนแฝงสู่ชั้นบรรยากาศ ในกลไกแรก การปรากฏตัวของละอองลอย
ในเมฆชั้นตื้นจะเพิ่มจำนวนอนุภาคที่หยดของเหลวสามารถควบแน่นได้ ซึ่งจะช่วยยับยั้งการเกิดฝน กลไกที่เรียกว่า “เฟสเย็น” นี้ช่วยให้เมฆตื้นลอยน้ำที่ควบแน่นได้มากขึ้นผ่านระดับที่อุณหภูมิบรรยากาศลดลงถึง 0°C ส่งผลให้มีการปล่อยความร้อนแฝงออกมามากขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มการลอยตัวขึ้น
กลไกทางเลือก “เฟสอุ่น” เสนอว่าอนุภาคละอองลอยที่มีความเข้มข้นสูงกว่าจะทำหน้าที่แทนเพื่อลดความอิ่มตัวของสีในเมฆของเหลว ผลกระทบนี้ยังเพิ่มการปลดปล่อยความร้อนแฝงด้วยการทำให้ไอน้ำควบแน่นในปริมาณที่มากขึ้น ในการศึกษาใหม่ของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศ
จากสถาบัน
เทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้นำทฤษฎีเหล่านี้ไปทดสอบโดยใช้ระบบที่เรียกว่า ซึ่งสร้างการจำลองความละเอียดสูงของกระบวนการเมฆในระยะทาง 128 กม. 2ชั้นบรรยากาศเหนือมหาสมุทรเขตร้อน เพื่อเลียนแบบผลกระทบของความเข้มข้นของละอองลอยที่เพิ่มขึ้นในแบบจำลองของพวกเขา
นักวิจัยได้เพิ่มความเข้มข้นของหยดน้ำในก้อนเมฆจากสภาวะที่มีละอองลอยต่ำโดยทั่วไปในชั้นบรรยากาศเหนือพื้นที่มหาสมุทรห่างไกลไปสู่สภาพแวดล้อมที่มีละอองลอยสูงซึ่งพบได้ทั่วพื้นที่เมืองที่มีมลพิษ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์พบว่าการจำลองของพวกเขาสามารถสร้างความสัมพันธ์ที่สังเกตได้
ระหว่างระดับละอองลอยของเมฆที่สูงขึ้นและอัตราการพาความร้อนที่เพิ่มขึ้น แต่ระดับของ “การเติมพลัง” นี้ ตามที่พวกเขาเรียก ไม่สามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์ด้วยทฤษฎีเฟสเย็นหรือร้อน . แท้จริงแล้ว เมื่อนักวิจัยระงับกลไกที่สนับสนุนทั้งสอง พวกเขาพบว่าแบบจำลองยังคงสร้างพายุฝนฟ้าคะนอง
รุนแรงขึ้น
เมื่อการรวมตัวกันของอนุภาคละอองลอยเพิ่มขึ้นทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง แทนที่กลไกช่วงเย็นและช่วงอุ่น แอ๊บบอตและโครนินเสนอว่าเมฆที่อุดมไปด้วยละอองลอย ซึ่งตามที่กำหนดไว้แล้วทำหน้าที่ยับยั้งปริมาณน้ำฝน สามารถระเหยน้ำสู่สิ่งแวดล้อมได้มากขึ้น เพิ่มความชื้นในท้องที่ พวกเขาอธิบายว่า
เมฆดังกล่าวช่วยให้อากาศลอยขึ้นอย่างรวดเร็วได้ง่ายขึ้น ตรงกันข้ามกับสภาพอากาศที่แห้งกว่าซึ่งอากาศโดยรอบจะทำให้เมฆเย็นลงโดยการระเหยและทำให้ลอยขึ้นช้าลง ฟองอากาศอุ่นนี้สามารถทำหน้าที่เป็นเมล็ดพันธุ์สำหรับพายุฝนฟ้าคะนอง เมื่อพวกเขาเรียกใช้แบบจำลองไดนามิกของเมฆอีกครั้ง
ยังตั้งคำถามด้วยว่ากลไกการกักเก็บความชื้นที่เสนอมีความสำคัญหรือไม่หากมีกลไกการเติมพลังในช่วงอบอุ่น แม้ว่าการศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการเติมพลังในช่วงอบอุ่นมีความสำคัญในการเติมพลังของการพาความร้อนในเขตร้อน เธอตั้งข้อสังเกตว่าการศึกษานี้ได้กีดกันมัน
(นั่นคือ มันไม่ได้ทำให้กลไกทำงานได้) เธอแนะนำว่าจำเป็นต้องมีการศึกษาการวัดและการสร้างแบบจำลองเพิ่มเติมเพื่อประเมินความสำคัญของกลไกต่างๆโดยคราวนี้เน้นที่ความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิ ผลลัพธ์ที่ได้ยืนยันทฤษฎีของพวกเขาว่าเป็นกลไกที่ทำให้ความเข้มข้นของละอองลอยเพิ่มขึ้น
และปล่อยโฟตอนออกมาที่ความยาวคลื่นที่ต่างกันเล็กน้อย (รูปที่ 2c) สิ่งนี้ทำให้อะตอม “เตะโมเมนตัม” ออกจากอะตอมที่เหลืออยู่ สามารถเลือกทั้งขนาดและทิศทางของลำแสงที่ส่งออกได้โดยการปรับทิศทางของลำแสงเลเซอร์ ไม่เหมือนกับรูปแบบการเชื่อมต่อเอาต์พุตอื่น ๆ
รูปแบบการเชื่อมต่อเอาต์พุตนี้มีข้อได้เปรียบเพิ่มเติม: อะตอมในลำแสงมีการแพร่กระจายโมเมนตัมตามขวางที่ลดลงอย่างมาก ในเลเซอร์อะตอมอื่นๆ ปฏิกิริยาที่น่ารังเกียจระหว่างอะตอมทำให้เกิดการแพร่กระจายของโมเมนตัมขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ในการทดลองของ NIST นั้น อะตอมจะได้รับผลกระทบ
แสงเลเซอร์ที่ใช้ในการปลดปล่อยอะตอมออกจากกับดักสามารถเป็นจังหวะหรือต่อเนื่องได้ เช่นเดียวกับการแผ่รังสีคลื่นความถี่วิทยุในการทดลองอื่นๆ ในการทดลองของ NIST สนามแม่เหล็กที่ใช้ดักจับอะตอมมีส่วนประกอบที่หมุนได้ อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์เอาต์พุตคัปปลิ้งถูกซิงโครไนซ์กับฟิลด์หมุนนี้
โดยพื้นฐานแล้ว อัตรานี้เร็วพอที่จะทำให้กลุ่มเมฆของอะตอมที่ออกจากกับดักซ้อนทับกันในแนวระนาบและเป็นลำแสงที่ต่อเนื่องเป็นหลัก ความยาวเชื่อมโยงกันของลำแสงเลเซอร์อะตอมต่างๆ ยังไม่ได้วัดโดยตรง อย่างไรก็ตาม ทีมงานของ NIST ได้แสดงให้เห็นว่าพัลส์สองพัลส์ที่ต่อเนื่องกันนั้นสัมพันธ์กัน
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
