236
Комп’ютерна томографія виявляє внутрішню структуру градини, допомагаючи краще розуміти та прогнозувати утворення граду. Град утворюється під час грози, коли краплі дощу потрапляють у холодніші області хмари, де вони замерзають. Коли частинки стають достатньо важкими, сила тяжіння тягне їх назад до Землі. Падаючи, вони перетворюються на град, який може травмувати людей і завдати значних збитків будинкам і автомобілям.
Починаючи з 1960-х років, вчені вивчали, як ростуть градини, але це дослідження часто вимагало їх розбивання на частини. Тепер дослідники з Каталонії використали сканування комп’ютерної томографії (КТ), щоб дослідити гігантські градини, які впали на північний схід Піренейського півострова під час потужної грози влітку 2022 року. Їхнє дослідження, нещодавно опубліковане в Frontiers in Environmental Science, дає нові ідеї. в анатомію та ріст градини.
«Ми показуємо, що техніка комп’ютерного сканування дозволяє спостерігати внутрішню структуру градин, не руйнуючи зразки», — сказала Карме Фарнелл Барке, дослідник Метеорологічної служби Каталонії та провідний автор дослідження. «Це перший випадок, коли ми маємо пряме спостереження за всією внутрішньою структурою градини, що може дати підказки для покращення прогнозу утворення граду».
Штормові мисливці та збір даних
Після того, як шторм обрушився на Каталонію 30 серпня 2022 року, дослідники відстежили шлях шторму за допомогою місцевих свідків і зібрали град від спостерігачів, які зберегли їх у своїх морозильних камерах. Діаметр деяких каменів досягав 12 см.
Повернувшись у лабораторію, три випадково вибрані градини були проскановані за допомогою обладнання стоматологічної клініки. Дослідження фінансувалося Institut de Recerca de l’Aigua та грантом від Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca.
«Ми хотіли використати техніку, яка б надала більше інформації щодо внутрішніх шарів градини, але без руйнування зразків», — сказав старший автор, професор Ксав’єр Убеда, дослідник з Університету Барселони. «Ми не очікували отримати настільки чіткі зображення, як отримали».
Завдяки КТ, технології, яка використовує обертовий рентгенівський апарат для створення 3D-зображень, дослідники дізналися багато про зовнішню та внутрішню структуру градин. 512 зображень – відомих як «зрізи» – кожної градини показали розташування ядра та різних шарів. «Комп’ютерна томографія надає інформацію про щільність, яка дозволяє нам ідентифікувати різні шари каменів, пов’язані зі стадіями росту граду. Вони також допомагають нам зрозуміти процеси, які сприяли його формуванню», – пояснив співавтор професор Хав’єр Мартін-Віде, дослідник з Університету Барселони.
Виявлення внутрішньої будови градин
Дослідники виявили, що осі та площини можуть бути неправильними зсередини, навіть якщо ззовні камені виглядають як майже ідеальні сфери. Крім того, ядра каменів не були розташовані в центрах, особливо у каменях сферичної форми. «Ми показуємо, що ембріон може бути розташований далеко від центру. Цей факт означає, що камені можуть неоднорідно рости в трьох напрямках», – зазначив співавтор доктор Томеу Ріго Рібас з метеорологічної служби Каталонії.
Вони також виявили, що різні шари мали різні рівні щільності, а два зразки мали більш товсті частини, що вказує на те, що ця сторона каменю була звернена вниз, коли він падав.
Це розуміння нутрощів градини перевернуло попередні припущення. «Досі вважалося, що дуже великі градини можуть мати лише неправильну форму. Однак ми помітили, що зовнішня та внутрішня форми можуть відрізнятися», — сказав Фарнелл Барке. «В одному випадку ми продемонстрували, що зразок демонстрував неоднорідний ріст, але мав правильну зовнішню форму. І навпаки, камені з неправильною зовнішньою формою демонстрували однорідний ріст».
Виконання КТ-сканування, однак, дороге, і деякі з отриманих зображень показують аномалії, які вони ще повинні зрозуміти, кажуть дослідники. Оскільки в майбутньому очікується більше гігантських подій з градом із більшим впливом на економіку та людей, вони вважають, що їхня робота може надати нову інформацію, яка може допомогти зменшити шкоду суспільству.
