Päritolu salapärane lainetus nn raskus Esimest korda avastati lained Antarktika taeva kohal
Teadlased tuvastasid raskus lained üleval Antarktika oma taevas 2016. aastal. GravitatsioonilainedVarem tundmatud, on iseloomulikud suurtele lainetustele, mis pühivad pidevalt läbi Antarktika ülaosa atmosfääri 3–10 tunni jooksul. Teadaolevalt esinevad need lained sageli Maa atmosfääris levides ja kipuvad ka pärast teatud aja möödumist kaduma. Kuid Antarktika kohal on need lained väga püsivad, nagu on näha teadlaste perioodilistes vaatlustes. Neid nimetati gravitatsioonilaineteks, kuna need tekkisid peamiselt Maa jõu mõjul raskus ja selle pöörlemine ning need ulatusid mesosfäärikihis 3000 kilomeetrini. Maa atmosfääri peamised kihid on troposfäär, stratosfäär, mesosfäär ja termosfäär, mis on kõige kõrgemal asuv kiht. Sel hetkel 2016. aastal ei suutnud teadlased ikka veel mõista nende lainete päritolu. Siiski on ülioluline määrata kindlaks gravitatsioonilainete päritolu, et mõista seoseid Maa atmosfääri erinevate kihtide vahel, mis võiks anda meile väärtuslikku teavet selle kohta, kuidas õhk meie ümber ringleb. planeet.
Gravitatsioonilainete päritolu jälgimine
Uuringus avaldatud Geofüüsikaliste uuringute ajakiri, on sama teadlaste rühm ühendanud oma reaalajas vaatlused teoreetilise teabe ja mudelitega, et luua vihjeid gravitatsioonilainete kohta1. Nad pakkusid välja kaks võimalikku seletust nende "püsivate" gravitatsioonilainete tõenäolise päritolu kohta (kuidas ja kus need tekkisid). Esimene väide on, et need lained pärinevad väiksematest madalama tasemega lainetest atmosfääritasandil allpool mesosfääri ehk stratosfääri (30 miili Maa pinnast kõrgemal). Mägedest alla voolavad tuuled annavad neile madalama taseme gravitatsioonilainetele tõuke, muutes need suuremaks ja lained lõpuks kõrgemale atmosfääri. Kui gravitatsioonilained jõuavad stratosfääri lõppu, purunevad ja erutuvad nagu lained ookeanis, tekitades seeläbi suuremaid laineid horisontaalse pikkusega kuni 2000 kilomeetrit (samal ajal kui väiksemad madalamad lained ulatuvad 400 miili kõrgusele) ja ulatuvad tohutult mesosfääri. Seda konkreetset moodustumisviisi võib nimetada "teiseseks laine genereerimiseks". Autorid täheldasid, et sekundaarsed lained tekivad talvel püsivamalt kui muul ajal ja seega peaksid need esinema mõlema poolkera keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel. Teine teadlaste pakutud võimalus on see, et gravitatsioonilained pärinevad keerlevast polaarpöörisest. See keeris on madalrõhuala, mis pöörleb ja võtab talvel Antarktika taeva üle. Selline tuul ja ilm ringlevad talvel ümber lõunapooluse. Sellised suure kiirusega pöörlevad tuuled võivad atmosfääris ülespoole liikudes muuta madala taseme gravitatsioonilaineid või tekitada isegi sekundaarseid laineid. Autorid väidavad, et kumbki nende soovitustest gravitatsioonilainete päritolu kohta võib olla täpne ja konkreetne järeldus võib siiski nõuda täiendavaid uuringuid.
Uurimine külmas Antarktikas
Et mõista päritolu, kasutades esimest ettepanekut, kaaluti Vadase sekundaarsete gravitatsioonilainete teooriat koos teadlaste välja töötatud kõrge eraldusvõimega mudeliga ja seejärel formuleeriti teooria. Teadlased viisid läbi arvutimudeleid, simulatsioone ja arvutusi. Nad kasutasid ka lidari süsteemi installatsioone – laseripõhist mõõtmismeetodit –, mille jaoks nad jäid ellu Antarktikas võimsate külmade tuulte ja miinuskraadide käes. USA Antarktika programm ja Antarktika Uus-Meremaa programm rahastasid neid kaheksa aasta jooksul Antarktikas. Lidari süsteem on väga võimas ja vastupidav ning suudab määrata temperatuuri ja tihedust erinevates atmosfääri piirkondades. See suudab edukalt salvestada gravitatsioonilainete põhjustatud häireid. See tehnika on väga kasulik atmosfääri piirkondade registreerimisel, mida on muidu kõige raskem jälgida. Atmosfäärilainete uurimine lõunapoolusel on oluline kliima- ja ilmastikuga seotud mudelite improviseerimiseks, mida saab kasutada nii reaalajas salvestamiseks kui ka uurimistööks. Isegi gravitatsioonilainete energiat ja impulssi saab mõõta võimsate lidarisüsteemidega.
See uuring viitab sellele, et gravitatsioonilained mõjutavad globaalset õhuringlust atmosfääris, mis seejärel mõjutab temperatuure ja kliimamuutusi mõjutavate kemikaalide liikumist. Praegused saadaolevad kliimamudelid ei võta nende lainete energiat täielikult arvesse. Oluline on stratosfääri kohta rohkem teada saada, et mõista mõju osoonikihile, mida leidub peamiselt stratosfääri madalamas piirkonnas. Selge arusaam gravitatsioonilainetest, eriti sellest, kuidas sekundaarlained tekivad, võib aidata meil praeguseid arvutuslikke simulatsioonimudeleid täiustada. Autorid tunnistavad teisi paralleelseid teooriaid2 2016. aastast, mis viitavad sellele, et Antarktikas asuva Rossi jääriiuli vibratsioon, mis on põhjustatud ookeanilainetest, võib olla vastutav atmosfääri lainetuse ja lainetuse tekitamise eest. Praegune uuring on aidanud luua selge pildi globaalsest atmosfääri käitumisest, kuigi palju mõistatusi tuleb veel lahendada. Vaatluste ja arvutimodelleerimise kombinatsioon võib aidata lahti harutada veel palju selle saladusi universum.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
1. Xinzhao C et al. 2018. Stratosfääri gravitatsioonilainete Lidari vaatlused aastatel 2011–2015 McMurdos (77.84 °S, 166.69 ° E), Antarktika: II osa. Potentsiaalsed energiatihedused, logaritmilised normaaljaotused ja hooajalised kõikumised. Geofüüsikauuringute ajakiri. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A jt. 2016. Rossi jääriiuli resonantsvibratsioonid ja püsivate atmosfäärilainete vaatlused. Journal of Geophysical Research: Space Physics.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
