The origins of the mysterious ripples called gravitace waves above Antarctica skies has been discovered for the first time
Scientists detected gravitace waves above 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 and its rotation and they spanned 3000 kilometres in the mesosphere layer. The main layers of Earth’s atmosphere are troposphere, stratosphere, mesosphere and thermosphere being the layer which is furthest up. At that point in 2016, researchers were still unable to understand the origin of these waves. It is however crucial to pin point the origins of gravity waves so as to understand the connections between different layers in Earth’s atmosphere which could then provide us with valuable information about how the air circulates around our 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 from 2016 which suggest that vibrations of Ross Ice Shelf in Antarctica which is caused by ocean waves maybe responsible for creating these atmospheric ripples and undulations. The current study has helped to form a clear picture of global atmospheric behaviour though many mysteries still need to be addressed. A combination of observations and computer modelling can help unravel many more secrets of this 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
***
