Метеорологи отправили град на КТ
Градины образуются во время грозы, когда капли дождя попадают в очень холодные зоны облака и замерзают. Как только кристаллы становятся достаточно тяжелыми, гравитация притягивает их к земле. Падая, они обрастают льдом и превращаются в градины, которые способны травмировать людей и животных и повреждать дома, автомобили и другое имущество.
Ученые изучали структуру градин с 1960-х годов, но до сих пор их приходилось разбивать. Чтобы лучше понять «анатомию» и особенности роста градин, исследователи из Каталонии использовали компьютерную томографию для изучения гигантских градин, выпавших на северо-востоке Пиренейского полуострова во время сильной летней грозы.
«Мы доказали, что метод компьютерного сканирования позволяет наблюдать внутреннюю структуру градин, не разрушая образцы», — говорит Карме Фарнелл Барке, научный сотрудник метеорологической службы Каталонии и ведущий автор исследования.
«Впервые у нас есть возможность непосредственно наблюдать всю внутреннюю структуру градин, что может дать ключ к улучшению прогнозирования градообразования».
После того, как на Каталонию обрушился ураган, исследователи проследили его путь, опросив местных очевидцев, и собрали градины у любознательных жителей, которые сохранили их в морозильных камерах. Некоторые из градин достигали 12 см в диаметре.
В клинике с помощью стоматологического компьютерного томографа ученые послойно отсканировали три случайно выбранные градины.
«Мы хотели получить больше информации о внутренних слоях градин, но при этом не разбивать образцы», — сказал старший автор исследования профессор Ксавьер Убеда из Университета Барселоны. «Мы не ожидали получить такие четкие изображения!».
С помощью вращающегося рентгеновского аппарата для создания 3D-изображений исследователи узнали массу интересного о внешней и внутренней структуре градин. 512 изображений, так называемых «срезов» каждой градины показали расположение сердцевины и последующих слоев.
«Компьютерная томография определяет плотность субстанции, что позволяет нам дифференцировать слои градин, относящиеся к разным стадиям их формирования и роста», — пояснил соавтор исследования профессор Хавьер Мартин-Виде из Университета Барселоны.
Ученые обнаружили, что оси и границы слоев градин могут быть неправильными внутри, даже если снаружи градины выглядят как идеальные сферы. Кроме того, сердцевина камней почти никогда не была расположена в геометрическом центре.
«Мы убедились, что зародыш может располагаться далеко от центра. Это подразумевает, что градина может расти неоднородно в разных направлениях во время своего полета», — отметил соавтор исследования доктор Томеу Риго Рибас из Метеорологической службы Каталонии.
Охотники за градом обнаружили, что разные слои имели разную плотность.
Ранее считалось, что очень крупные градины не могут иметь идеально сферическую форму. Однако наблюдения ученых опровергли это предположение.
В одном случае образец демонстрировал неоднородный рост, но имел правильную внешнюю форму. И наоборот, камни с неправильной внешней формой демонстрировали однородный рост.
Проведение компьютерной томографии обходится дорого, и некоторые из обнаруженных аномалий еще предстоит разгадать. Ученые надеются по форме и структуре выпавшего града получать больше информации о погодных катаклизмах и предотвращать ущерб, наносимый стихией людям.
