Датчики космических лучей впервые выявили приближающееся цунами

Гиперкилометровый подводный глубоководный детектор Токийского залива TS-HKMSDD, установленный внутри подводного тоннеля скоростной автомагистрали Tokyo Bay Aqua-Line, впервые смог обнаружить волны приближающегося цунами посредством так называемой мюонной ряби.

Этот эксперимент представляет большой интерес с точки зрения ранних предупреждений стихийных бедствий, так как регистрация природных явлений происходит в режиме реального времени и демонстрирует весьма высокую точность и надежность. Статья об этом опубликована в журнале Scientific Reports.

TS-HKMSDD — первая в мире подводная мюонная обсерватория, которая обнаружила изменение мюонной активности во время цунами. Эти вариации соответствуют приходу океанских волн, которые были зарегистрированы и другими методами. Объединение всех этих данных позволяет использовать наблюдения за мюонами для того, чтобы точно моделировать изменения уровня моря, избавляясь от недостатков, присущих другим методам.
Хироюки Танака
Ведущий автор статьи, геофизик из Токийского университета в Японии

В качестве «других методов» упоминаются мареографы (приливомеры), буи в воде, спутниковые снимки и разного рода датчики, установленные на морском дне. Отслеживание потоков мюонов, как считают ученые, обладает преимуществами в скорости регистрации, дешевизне и простоте обслуживания.

Мюоны — неустойчивые элементарные частицы, появляющиеся в земной атмосфере в результате распада других космических частиц. Томография мюонного рассеивания, учитывающая не только поглощение мюонов, но и их рассеивание, позволяет эффективно «просвечивать» большие объемы воды, грунта и строительных конструкций.

В новой работе описывается, как система TS-HKMSDD позволила обнаружить слабое цунами, прошедшее через Токийский залив в сентябре 2021 года, которое было вызвано тайфуном, приблизившимся к Японии с юга. По мере вздутия океана количество мюонов немного варьировалось в соответствии с тем, как частицы рассеивались внутри объема прибывающей воды. Система из 20 двухметровых детекторов мюонов, входящих в состав TS-HKMSSD, размещена вдоль автодорожного туннеля под Токийским заливом. Исследователи предлагают теперь устанавливать такие же инструменты в других туннелях в районах, подверженных риску цунами, и использовать их вместе с датчиками уровня моря как часть систем раннего предупреждения. Аналогичные системы уже проходят испытания в Великобритании и Финляндии.