📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في كل ثانية، تصطدم بالغلاف الجوي للأرض جسيمات غير مرئية قادمة من الفضاء — وهي الأشعة الكونية. وعند اصطدامها بجزيئات الهواء، تولّد زخات من الجسيمات الثانوية، ومن بينها الميونات بكثرة. الميون — قريب ثقيل للإلكترون — يعيش بضع ميكروثوانٍ فقط، لكنه ينجح في الوصول إلى الأرض. في مرصد GRAPES-3 جنوب الهند، يوجد تلسكوب ضخم بمساحة 560 مترًا مربعًا يعدّ هذه الميونات على مدار الساعة. وخلال اليوم الواحد يصل العدد إلى نحو أربعة مليارات جسيم — إحصاء دقيق لدرجة أن التقلبات الساعية في التدفق تظهر عند مستوى أجزاء من المئة من النسبة المئوية.

اتضح أن الميونات موازين حرارة ممتازة. فعندما تسخن الطبقات العليا من الغلاف الجوي (فوق 20 كيلومترًا)، يتمدد الهواء، ويضطر الميونات إلى شق طريقها عبر كمية أكبر من المادة. فيتحلل بعضها في الطريق، ويضعف التدفق عند سطح الأرض. والعكس صحيح: فالستراتوسفير الباردة تنكمش، فيصل المزيد من الميونات. على مدى 22 عامًا من الرصد — من 2001 إلى 2022 — قارن العلماء تدفق الميونات ببيانات درجة الحرارة من قاعدة الأرصاد الجوية MERRA-2. وتبيّن أن ارتفاع حرارة الغلاف الجوي العلوي بدرجة واحدة يقلل تدفق الميونات بنسبة 0.22 بالمئة.

أما العامل الثاني فهو المجال المغناطيسي بين الكواكب، الذي تخلقه الرياح الشمسية. القمران الصناعيان ACE وWIND، الموجودان في نقطة لاغرانج L1 بين الأرض والشمس، يقيسان هذا المجال باستمرار. واتضح أن اشتداد المجال بمقدار نانو تسلا واحد (أي أضعف بنحو مئة ألف مرة من مغناطيس الثلاجة) يخفض تدفق الميونات بنسبة 0.57 بالمئة. الأمر أشبه بدرع ضخم غير مرئي يظهر ويختفي أمام الأرض، فيغيّر عدد الجسيمات التي تصل إلينا.

الفائدة العملية واضحة: فبدلًا من الأقمار الصناعية المكلفة لمراقبة الستراتوسفير وطقس الفضاء، يمكن استخدام تلسكوبات ميونات أرضية. فهي تعمل باستمرار، ولا تخاف من الغيوم، وتعطي بيانات كل بضع دقائق. وهكذا تتحول فيزياء الجسيمات إلى خدمة أرصاد جوية — لكنها أرصاد لطقس على ارتفاع 30 كيلومترًا وعلى بُعد ملايين الكيلومترات من الأرض.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.11847

We study the influence of variations in the upper atmospheric temperature and interplanetary magnetic field on the cosmic ray induced atmospheric muon flux measured by the GRAPES-3 experiment over 22 years (2001--2022) of data; spanning three solar cycles: the declining phase of Solar Cycle 23, the full Cycle 24, and the rising and maximum phases of Cycle 25. Located in Ooty- India, the GRAPES-3 large area (560\,$$m^2$$) muon telescope detects $$\sim$$4 billion muons daily above 1\,GeV, with an angular resolution of $$\sim$$4$$^\circ$$, enabling a statistical precision $$<$$0.01\% on the hourly muon rate. After accounting for the effect of atmospheric pressure variations, we compare this data with the upper atmospheric temperature inferred from NASA's MERRA-2 dataset as well as magnetic field data from the ACE and WIND spacecraft at Lagrange point L1. A simultaneous iterative fitting method employing Fast Fourier Transforms and a narrow band-pass filter reveals the temperature and magnetic field coefficients to be $$\alpha_T=-\,0.2241\,\pm\,0.04\, (stat.)\,\pm\,0.0220\, (syst.)\,\%\,K^{-1}$$ and $$\gamma_{M}=-\,0.574\,\pm\,0.027\, (stat.)\,\pm\,0.011\, (syst.)\,\%\,\text{nT}^{-1}$$, respectively, for an assumed hadronic attenuation length $$\lambda$$=120 g cm$$^{-2}$$, underscoring the potential of the GRAPES-3 muon telescope to serve as a real time monitor of the upper atmospheric temperature or interplanetary magnetic field.