Původ tajemných vlnek tzv gravitace vlny nad antarktickým nebem byly poprvé objeveny
Vědci zjistili gravitace vlny nahoře Antarktida nebe v roce 2016. Gravitační vlny, dříve neznámé, jsou charakteristické velkými vlnami, které se nepřetržitě prohánějí horní antarktickou atmosférou v trvání 3-10 hodin. Je známo, že tyto vlny se často šíří zemskou atmosférou a také že mají tendenci po určité době mizet. Nicméně nad Antarktidou jsou tyto vlny velmi trvalé, jak je vidět v pravidelných pozorováních vědců. Tyto vlny se nazývaly „gravitační vlny“, protože byly tvořeny hlavně silou Země gravitace a její rotace a překlenuly 3000 kilometrů ve vrstvě mezosféry. Hlavními vrstvami zemské atmosféry jsou troposféra, stratosféra, mezosféra a termosféra, což je vrstva, která je nejdále. V té době v roce 2016 výzkumníci stále nebyli schopni pochopit původ těchto vln. Je však velmi důležité určit původ gravitačních vln, abychom porozuměli souvislostem mezi různými vrstvami zemské atmosféry, což by nám mohlo poskytnout cenné informace o tom, jak vzduch cirkuluje kolem nás. planeta.
Sledování původu gravitačních vln
Ve studii publikované v Journal of Geophysical Research, stejná skupina výzkumníků zkombinovala svá pozorování v reálném čase s teoretickými informacemi a modely, aby vytvořila vodítka o gravitačních vlnách1. Navrhli dvě možná vysvětlení pro pravděpodobný původ (jak a kde vznikly) těchto „perzistentních“ gravitačních vln. První tvrzení je, že tyto vlny pocházejí buď z menších vln nižších úrovní v atmosférické úrovni pod mezosférou, tj. stratosférou (30 mil nad zemským povrchem). Větry, které stékají z hor, poskytují tlak na tyto nižší úrovně gravitačních vln, díky nimž se zvětšují a vlny se nakonec přesunou výš do atmosféry. Jakmile gravitační vlny dosáhnou konce stratosféry, zlomí se a vzruší se jako vlnky v oceánu, čímž se vytvoří větší vlny s horizontální délkou až 2000 kilometrů (zatímco menší spodní vlny jsou ve vzdálenosti 400 mil) a rozšíří se značně do mezosféry. Tento konkrétní způsob formování lze nazvat jako „generování sekundárních vln“. Autoři pozorovali, že sekundární vlny se v zimě tvoří trvalejší než jindy, a proto se předpokládá, že se vyskytnou ve středních až vysokých zeměpisných šířkách na obou polokoulích. Alternativní druhou možností navrženou výzkumníky je, že gravitační vlny pocházejí z vířícího polárního víru. Tento vír je oblast nízkého tlaku, která se v zimě otáčí a přebírá vládu na antarktickém nebi. Tato forma větru a počasí cirkuluje v zimě kolem jižního pólu. Takové vysokorychlostní rotující větry mohou měnit nízkoúrovňové gravitační vlny, když se pohybují vzhůru v atmosféře, nebo mohou dokonce vytvářet sekundární vlny. Autoři uvádějí, že jeden z jejich návrhů o původu gravitačních vln by mohl být přesný a konkrétní závěr by stále mohl vyžadovat další výzkum.
Výzkum v chladné Antarktidě
Abychom pochopili původ pomocí prvního návrhu, Vadasova teorie vln sekundární gravitace byla zvážena spolu s modelem s vysokým rozlišením vyvinutým výzkumníky a poté byla formulována teorie. Výzkumníci spustili počítačové modely, simulace a výpočty. Použili také instalace systému lidar – laserovou metodu měření – pro kterou přežili v silném studeném větru a teplotách pod nulou v Antarktidě. Program USA pro Antarktidu a Antarktida Nový Zéland je financovaly po dobu osmi let v Antarktidě. Systém lidar je velmi výkonný a robustní a má schopnost určovat teplotu a hustotu v různých oblastech atmosféry. Dokáže úspěšně zaznamenat poruchy způsobené gravitačními vlnami. Tato technika je velmi užitečná při zaznamenávání oblastí atmosféry, které je jinak nejobtížněji pozorovat. Studium atmosférických vln na jižním pólu je důležité pro improvizaci klimatických a meteorologických modelů, které lze využít jak pro záznam v reálném čase, tak pro výzkumné účely. Dokonce i energii a hybnost gravitačních vln lze měřit pomocí výkonných lidarových systémů.
Tato studie naznačuje, že gravitační vlny ovlivňují globální cirkulaci vzduchu v atmosféře, která pak ovlivňuje teploty a pohyb chemikálií ovlivňujících změnu klimatu. Současné dostupné klimatické modely zcela neberou v úvahu energii těchto vln. Je důležité dozvědět se více o stratosféře, abychom porozuměli účinkům na ozonovou vrstvu, která se nachází především v nižších oblastech stratosféry. Jasné pochopení gravitačních vln, zejména toho, jak se generují sekundární vlny, nám může pomoci zlepšit současné výpočetní simulační modely. Autoři uznávají další dostupné paralelní teorie2 z roku 2016, které naznačují, že vibrace Rossova ledového šelfu v Antarktidě, které jsou způsobeny vlnami oceánu, mohou za vytváření těchto atmosférických vlnění a vlnění. Současná studie pomohla vytvořit jasný obraz globálního chování v atmosféře, i když je stále třeba vyřešit mnoho záhad. Kombinace pozorování a počítačového modelování může pomoci odhalit mnoho dalších tajemství vesmír.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
1. Xinzhao C a kol. 2018. Lidarová pozorování stratosférických gravitačních vln v letech 2011 až 2015 na McMurdo (77.84 ° j. š., 166.69 ° vd.), Antarktida: Část II. Potenciální energetické hustoty, logaritmické normální rozdělení a sezónní variace. Journal of Geophysics Research. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A a kol. 2016. Rezonanční vibrace Rossova ledového šelfu a pozorování přetrvávajících atmosférických vln. Journal of Geophysical Research: Space Physics.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
