A titokzatos hullámzás eredete ún gravitációs Először fedezték fel az Antarktisz ege feletti hullámokat
A tudósok észlelték gravitációs hullámok fent Antarktiszon égbolt 2016-ban. Gravitációs hullámokAz eddig ismeretlenek a felső antarktiszi légkörben folyamatosan, 3-10 óra alatt végigsöprő nagy hullámokra jellemzőek. Köztudott, hogy ezek a hullámok gyakran terjednek a Föld légkörében, és bizonyos időtartamok után általában eltűnnek. Az Antarktisz felett azonban ezek a hullámok nagyon tartósak, amint azt a tudósok időszakos megfigyelései is látják. Ezeket „gravitációs hullámoknak” nevezték, mivel főként a föld ereje által keletkeztek gravitációs és forgását, és 3000 kilométert íveltek át a mezoszféra rétegben. A Föld légkörének fő rétegei a troposzféra, a sztratoszféra, a mezoszféra és a termoszféra, amely a legfelsőbb réteg. 2016-ban a kutatók még mindig nem tudták megérteni e hullámok eredetét. Mindazonáltal kulcsfontosságú a gravitációs hullámok eredetének pontos meghatározása, hogy megértsük a Föld légkörének különböző rétegei közötti kapcsolatokat, amelyek értékes információkkal szolgálhatnak számunkra arról, hogyan kering a levegő körülöttünk. bolygó.
A gravitációs hullámok eredetének nyomon követése
Egy tanulmány Journal of Geophysical ResearchUgyanez a kutatócsoport valós idejű megfigyeléseit elméleti információkkal és modellekkel kombinálta, hogy nyomokat generáljon a gravitációs hullámokról.1. Két lehetséges magyarázatot javasoltak e „tartós” gravitációs hullámok valószínű eredetére (hogyan és hol keletkeztek). Az első feltevés szerint ezek a hullámok vagy a mezoszféra, azaz a sztratoszféra alatti légköri szinten (30 mérfölddel a Föld felszíne felett) lévő kisebb, alacsonyabb szintű hullámokból származnak. A hegyeken lefelé áramló szelek lökést adnak ezeknek az alacsonyabb szintű gravitációs hullámoknak, amelyek nagyobbra nőnek, és a hullámok végül feljebb jutnak a légkörbe. Amint a gravitációs hullámok elérik a sztratoszféra végét, megtörnek és izgalomba jönnek, mint az óceán hullámai, így nagyobb hullámokat generálnak, amelyek vízszintes hossza elérheti a 2000 kilométert (míg a kisebb alsó hullámok 400 mérföldesek), és hatalmas mértékben kiterjednek a mezoszférába. Ezt a sajátos formálási módot „másodlagos hullámgenerálásnak” nevezhetjük. A szerzők megfigyelték, hogy a másodlagos hullámok tartósabban képződnek télen, mint máskor, és ezért feltételezhető, hogy mindkét féltekén a középső és a magas szélességi fokokon fordulnak elő. A kutatók által javasolt másik alternatív lehetőség az, hogy a gravitációs hullámok az örvénylő sarki örvényből származnak. Ez az örvény egy alacsony nyomású terület, amely télen forog és átveszi az Antarktisz egét. A szél és az időjárás ezen formája télen a Déli-sark körül kering. Az ilyen nagy sebességű forgó szelek megváltoztathatják az alacsony szintű gravitációs hullámokat, amint felfelé mozognak a légkörben, vagy akár másodlagos hullámokat is generálhatnak. A szerzők azt állítják, hogy a gravitációs hullámok eredetére vonatkozó javaslataik bármelyike pontos lehet, és a konkrét következtetés további kutatásokat igényelhet.
Kutatás a hideg Antarktiszon
Az eredet megértéséhez az első tétel alapján Vadas másodlagos gravitációs hullámokra vonatkozó elméletét a kutatók által kidolgozott nagy felbontású modellel együtt figyelembe vették, majd megfogalmazták az elméletet. A kutatók számítógépes modelleket, szimulációkat és számításokat futtattak. Használták a lidar rendszer installációit is – egy lézeres mérési módszert –, amelyhez erős hideg szélben és mínuszban is túlélték az Antarktiszon. Az Egyesült Államok Antarktisz Programja és az Antarktisz Új-Zéland program nyolc éven keresztül finanszírozta őket az Antarktiszon. A lidar rendszer nagyon erős és robusztus, és képes meghatározni a hőmérsékletet és a sűrűséget a légkör különböző régióiban. Sikeresen képes rögzíteni a gravitációs hullámok okozta perturbációkat. A technika nagyon hasznos a légkör azon régióinak rögzítésében, amelyeket egyébként a legnehezebb megfigyelni. A Déli-sarkon a légköri hullámok tanulmányozása fontos az éghajlati és időjárási modellek rögtönzése szempontjából, amelyek valós idejű rögzítésre és kutatási célokra egyaránt felhasználhatók. Még a gravitációs hullámok energiája és lendülete is mérhető erős lidar rendszerekkel.
Ez a tanulmány azt sugallja, hogy a gravitációs hullámok befolyásolják a légkör globális légáramlását, ami aztán befolyásolja a hőmérsékletet és az éghajlatváltozást befolyásoló vegyi anyagok mozgását. A jelenleg rendelkezésre álló éghajlati modellek nem veszik teljes mértékben figyelembe e hullámok energiáját. Fontos, hogy többet megtudjunk a sztratoszféráról, hogy megértsük az ózonrétegre gyakorolt hatásokat, amelyek főként a sztratoszféra alsó részén találhatók. A gravitációs hullámok világos megértése, különösen a másodlagos hullámok keletkezésének módja segíthet javítani a jelenlegi számítási szimulációs modelleket. A szerzők elismerik, hogy más párhuzamos elméletek is léteznek2 2016-ból, amelyek azt sugallják, hogy az Antarktiszon található Ross jégtakaró óceáni hullámok által okozott rezgései felelősek a légköri hullámzásért és hullámzásért. A jelenlegi tanulmány segített világos képet alkotni a globális légköri viselkedésről, bár sok rejtélyt még meg kell oldani. A megfigyelések és a számítógépes modellezés kombinációja még sok titkot segíthet megfejteni ennek világegyetem.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
1. Xinzhao C et al. 2018. Sztratoszférikus gravitációs hullámok Lidar-megfigyelései 2011 és 2015 között McMurdóban (77.84 °S, 166.69 ° K), Antarktisz: II. Potenciális energiasűrűségek, log normális eloszlások és szezonális eltérések. Journal of Geophysics Research. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A et al. 2016. A Ross Ice Shelf rezonanciarezgései és tartós légköri hullámok megfigyelései. Journal of Geophysical Research: Space Physics.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
