ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Κύματα βαρύτητας πάνω από τους ουρανούς της Ανταρκτικής

Η προέλευση των μυστηριωδών κυματισμών που ονομάζονται κύματα βαρύτητας πάνω από τον ουρανό της Ανταρκτικής ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά

Οι επιστήμονες εντόπισαν κύματα βαρύτητας πάνω της Ανταρκτικής ουρανούς το έτος 2016. Κύματα βαρύτητας, άγνωστα προηγουμένως, είναι χαρακτηριστικά μεγάλων κυματισμών που σαρώνουν συνεχώς την ανώτερη ατμόσφαιρα της Ανταρκτικής σε διάρκεια 3-10 ωρών. Αυτά τα κύματα είναι γνωστό ότι εμφανίζονται συχνά και διαδίδονται στην ατμόσφαιρα της Γης και επίσης ότι τείνουν να εξαφανίζονται μετά από διάρκειες. Ωστόσο, πάνω από την Ανταρκτική αυτά τα κύματα είναι πολύ επίμονα όπως φαίνεται σε περιοδικές παρατηρήσεις από επιστήμονες. Αυτά ονομάστηκαν «κύματα βαρύτητας» επειδή σχηματίστηκαν κυρίως από τη δύναμη της γης βαρύτητα και την περιστροφή του και εκτείνονταν 3000 χιλιόμετρα στο στρώμα της μεσόσφαιρας. Τα κύρια στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης είναι η τροπόσφαιρα, η στρατόσφαιρα, η μεσόσφαιρα και η θερμόσφαιρα είναι το στρώμα που βρίσκεται πιο ψηλά. Σε εκείνο το σημείο του 2016, οι ερευνητές δεν ήταν ακόμη σε θέση να κατανοήσουν την προέλευση αυτών των κυμάτων. Ωστόσο, είναι σημαντικό να επισημάνουμε την προέλευση των κυμάτων βαρύτητας, ώστε να κατανοήσουμε τις συνδέσεις μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων στην ατμόσφαιρα της Γης, οι οποίες θα μπορούσαν στη συνέχεια να μας δώσουν πολύτιμες πληροφορίες για το πώς ο αέρας κυκλοφορεί γύρω από τον πλανήτη μας.

Ανίχνευση της προέλευσης των κυμάτων βαρύτητας

Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στην Εφημερίδα της Γεωφυσικής Έρευνας, η ίδια ομάδα ερευνητών συνδύασε τις παρατηρήσεις της σε πραγματικό χρόνο με θεωρητικές πληροφορίες και μοντέλα για να δημιουργήσει ενδείξεις για τα κύματα βαρύτητας1. Πρότειναν δύο πιθανές εξηγήσεις για την πιθανή προέλευση (πώς και πού σχηματίστηκαν) αυτών των «επίμονων» κυμάτων βαρύτητας. Η πρώτη πρόταση είναι ότι αυτά τα κύματα είτε προέρχονται από μικρότερα κύματα χαμηλότερου επιπέδου στο ατμοσφαιρικό επίπεδο κάτω από τη μεσόσφαιρα, δηλαδή τη στρατόσφαιρα (30 μίλια πάνω από την επιφάνεια της Γης). Οι άνεμοι που ρέουν κάτω από τα βουνά παρέχουν ώθηση σε αυτά τα κύματα βαρύτητας χαμηλότερου επιπέδου, κάνοντάς τα να μεγαλώνουν και τα κύματα τελικά να ανεβαίνουν ψηλότερα στην ατμόσφαιρα. Μόλις τα κύματα βαρύτητας φτάσουν στο τέλος της στρατόσφαιρας, σπάνε και διεγείρονται σαν κυματισμοί σε έναν ωκεανό, δημιουργώντας έτσι μεγαλύτερα κύματα με οριζόντιο μήκος έως και 2000 χιλιομέτρων (ενώ τα μικρότερα χαμηλότερα κύματα βρίσκονται στα 400 μίλια) και εκτείνονται σε μεγάλο βαθμό στη μεσόσφαιρα. Αυτό το συγκεκριμένο μέσο σχηματισμού μπορεί να ονομαστεί «δευτερογενής παραγωγή κυμάτων». Οι συγγραφείς παρατήρησαν ότι τα δευτερεύοντα κύματα σχηματίζονται πιο επίμονα το χειμώνα από άλλες φορές και έτσι υποτίθεται ότι συμβαίνουν σε μεσαία έως μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και στα δύο ημισφαίρια. Μια εναλλακτική δεύτερη πιθανότητα που προτείνουν οι ερευνητές είναι ότι τα κύματα βαρύτητας προέρχονται από την στροβιλιζόμενη πολική δίνη. Αυτή η δίνη είναι μια περιοχή χαμηλής πίεσης που περιστρέφεται και καταλαμβάνει τον ουρανό της Ανταρκτικής κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Αυτή η μορφή ανέμου και καιρού κυκλοφορεί το χειμώνα γύρω από τον Νότιο Πόλο. Τέτοιοι περιστρεφόμενοι άνεμοι υψηλής ταχύτητας μπορούν να αλλάξουν τα κύματα βαρύτητας χαμηλού επιπέδου καθώς κινούνται προς τα πάνω στην ατμόσφαιρα ή μπορούν ακόμη και να δημιουργήσουν δευτερεύοντα κύματα. Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι είτε μία από τις προτάσεις τους σχετικά με την προέλευση των κυμάτων βαρύτητας θα μπορούσε να είναι ακριβής και για ένα συγκεκριμένο συμπέρασμα θα μπορούσε να απαιτηθεί πρόσθετη έρευνα.

Έρευνα στην κρύα Ανταρκτική

Για να κατανοήσουμε την προέλευση χρησιμοποιώντας την πρώτη πρόταση, εξετάστηκε η θεωρία του Vadas για τα δευτερεύοντα κύματα βαρύτητας μαζί με ένα μοντέλο υψηλής ανάλυσης που αναπτύχθηκε από ερευνητές και στη συνέχεια διατυπώθηκε μια θεωρία. Οι ερευνητές έτρεξαν μοντέλα υπολογιστών, προσομοιώσεις και υπολογισμούς. Χρησιμοποίησαν επίσης τις εγκαταστάσεις του συστήματος lidar - μια μέθοδο μέτρησης που βασίζεται σε λέιζερ - για την οποία επιβίωσαν σε ισχυρούς ψυχρούς ανέμους και θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν στην Ανταρκτική. Το πρόγραμμα των ΗΠΑ για την Ανταρκτική και το πρόγραμμα Ανταρκτική της Νέας Ζηλανδίας τους χρηματοδότησαν για μια περίοδο οκτώ ετών στην Ανταρκτική. Το σύστημα lidar είναι πολύ ισχυρό και στιβαρό και έχει την ικανότητα να προσδιορίζει τη θερμοκρασία και την πυκνότητα σε διάφορες περιοχές της ατμόσφαιρας. Μπορεί να καταγράψει με επιτυχία τις διαταραχές που προκαλούνται από τα κύματα βαρύτητας. Η τεχνική είναι πολύ χρήσιμη για την καταγραφή των περιοχών της ατμόσφαιρας που είναι πιο δύσκολο να παρατηρηθούν διαφορετικά. Η μελέτη των ατμοσφαιρικών κυμάτων στο Νότιο Πόλο είναι σημαντική για τον αυτοσχεδιασμό κλιματικών και μοντέλων που σχετίζονται με τον καιρό, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για καταγραφή όσο και για ερευνητικούς σκοπούς σε πραγματικό χρόνο. Ακόμη και η ενέργεια και η ορμή των κυμάτων βαρύτητας μπορούν να μετρηθούν με ισχυρά συστήματα lidar.

Αυτή η μελέτη προτείνει ότι τα κύματα βαρύτητας επηρεάζουν την παγκόσμια κυκλοφορία του αέρα στην ατμόσφαιρα, η οποία στη συνέχεια επηρεάζει τις θερμοκρασίες και την κίνηση των χημικών ουσιών που επηρεάζουν την κλιματική αλλαγή. Τα τρέχοντα διαθέσιμα κλιματικά μοντέλα δεν υπολογίζουν πλήρως την ενέργεια αυτών των κυμάτων. Είναι σημαντικό να μάθετε περισσότερα για τη στρατόσφαιρα για να κατανοήσετε τις επιπτώσεις στο στρώμα του όζοντος που βρίσκεται κυρίως στην κατώτερη περιοχή της στρατόσφαιρας. Η σαφής κατανόηση των κυμάτων βαρύτητας, ειδικά του τρόπου με τον οποίο παράγονται τα δευτερεύοντα κύματα, μπορεί να μας βοηθήσει να βελτιώσουμε τα τρέχοντα υπολογιστικά μοντέλα προσομοίωσης. Οι συγγραφείς αναγνωρίζουν και άλλες παράλληλες θεωρίες που είναι διαθέσιμες2 από το 2016, οι οποίες υποδηλώνουν ότι οι δονήσεις της ραφής πάγου Ross στην Ανταρκτική, που προκαλούνται από τα κύματα του ωκεανού, μπορεί να είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία αυτών των ατμοσφαιρικών κυματισμών και κυματισμών. Η τρέχουσα μελέτη βοήθησε να σχηματιστεί μια σαφής εικόνα της παγκόσμιας ατμοσφαιρικής συμπεριφοράς, αν και πολλά μυστήρια πρέπει ακόμη να αντιμετωπιστούν. Ένας συνδυασμός παρατηρήσεων και μοντελοποίησης υπολογιστή μπορεί να βοηθήσει στην αποκάλυψη πολλών ακόμη μυστικών αυτού του σύμπαντος.

***

{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}

Πηγές)

1. Xinzhao C et al. 2018. Παρατηρήσεις Lidar στρατοσφαιρικών κυμάτων βαρύτητας από το 2011 έως το 2015 στο McMurdo (77.84 °S, 166.69 °E), Ανταρκτική: Μέρος II. Δυνητικές ενεργειακές πυκνότητες, κανονικές κατανομές καταγραφής και εποχιακές διακυμάνσεις. Journal of Geophysics Researchhttps://doi.org/10.1029/2017JD027386

2. Oleg A et al. 2016. Δονήσεις συντονισμού της παγοθήκης Ross και παρατηρήσεις επίμονων ατμοσφαιρικών κυμάτων. Journal of Geophysical Research: Space Physics.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226

***

Ομάδα SCIEU
Ομάδα SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Σημαντική πρόοδος στην επιστήμη. Επιπτώσεις στην ανθρωπότητα. Μυαλά που εμπνέουν.

Εγγραφείτε στο newsletter μας

Για ενημέρωση με όλες τις τελευταίες ειδήσεις, προσφορές και ειδικές ανακοινώσεις.

Τα πιο δημοφιλή άρθρα

Μόνωση κτιρίων με έμπνευση από την Polar Bear, ενεργειακά αποδοτική

Οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα θερμικό αερογέλη από ανθρακικό σωλήνα εμπνευσμένο από τη φύση...

Τα συνθετικά έμβρυα θα ξεκινούσαν την εποχή των τεχνητών οργάνων;   

Οι επιστήμονες έχουν αναπαράγει τη φυσική διαδικασία του εμβρυϊκού θηλαστικού...
- Διαφήμιση -
94,669ΑνεμιστήρεςΑρέσει
47,715οπαδούςΑκολουθώ
1,772οπαδούςΑκολουθώ
30ΣυνδρομητέςΕγγραφείτε