The origins of the mysterious ripples called тегло waves above Antarctica skies has been discovered for the first time
Scientists detected тегло waves above на Антарктида небето през 2016 г. Гравитационни вълни, неизвестни досега, са характерни за големи вълни, които непрекъснато преминават през горната атмосфера на Антарктика за 3-10 часа. Известно е, че тези вълни се появяват често, разпространявайки се в земната атмосфера, а също и че са склонни да изчезват след време. Въпреки това, над Антарктида тези вълни са много устойчиви, както се вижда от периодични наблюдения от учени. Те се наричат „гравитационни вълни“, тъй като се образуват главно от земната сила тегло 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 планета.
Проследяване на произхода на гравитационните вълни
В проучване, публикувано в Списание за геофизични изследвания, същата група изследователи са комбинирали своите наблюдения в реално време с теоретична информация и модели, за да генерират улики за гравитационните вълни1. Те предложиха две възможни обяснения за вероятния произход (как и къде са се образували) на тези „устойчиви“ гравитационни вълни. Първото предположение е, че тези вълни произхождат или от по-малки вълни от по-ниско ниво в атмосферното ниво под мезосферата, т.е. стратосферата (30 мили над земната повърхност). Ветровете, които текат надолу по планините, осигуряват тласък на тези гравитационни вълни от по-ниско ниво, което ги прави по-големи и вълните в крайна сметка се издигат нагоре в атмосферата. След като гравитационните вълни достигнат края на стратосферата, те се разбиват и се възбуждат като вълни в океан, като по този начин генерират по-големи вълни с хоризонтална дължина до 2000 километра (докато по-малките по-ниски вълни стоят на 400 мили) и се простират значително в мезосферата. Това конкретно средство за формиране може да се нарече „генериране на вторични вълни“. Авторите отбелязват, че вторичните вълни се образуват по-устойчиво през зимата, отколкото в други времена и по този начин се предполага, че се появяват в средните до високи географски ширини и в двете полукълба. Алтернативна втора възможност, предложена от изследователите, е, че гравитационните вълни произлизат от въртящия се полярен вихър. Този вихър е зона с ниско налягане, която се върти и превзема небето на Антарктида през зимата. Тази форма на вятъра и времето циркулира през зимата около Южния полюс. Такива високоскоростни въртящи се ветрове могат да променят гравитационни вълни с ниско ниво, докато се движат нагоре в атмосферата или дори могат да генерират вторични вълни. Авторите заявяват, че всяко едно от техните предложения за произхода на гравитационните вълни може да бъде точно и конкретно заключение може да изисква допълнително изследване.
Проучване в студена Антарктида
За да се разбере произходът, използвайки първото предложение, теорията на Вадас за вторични гравитационни вълни беше разгледана заедно с модел с висока разделителна способност, разработен от изследователи, и след това беше формулирана теория. Изследователите проведоха компютърни модели, симулации и изчисления. Те също така използваха инсталациите на лидарната система – лазерен метод за измерване – за който оцеляха при мощни студени ветрове и минусови температури в Антарктида. Антарктическата програма на САЩ и програмата на Антарктида за Нова Зеландия ги финансираха за период от осем години в Антарктида. Лидарната система е много мощна и здрава и има способността да определя температура и плътност в различни региони на атмосферата. Може успешно да записва смущения, причинени от гравитационни вълни. Техниката е много полезна при записване на областите от атмосферата, които са най-трудни за наблюдение по друг начин. Изучаването на атмосферните вълни на Южния полюс е важно за импровизиране на климатични и свързани с времето модели, които могат да се използват както за запис в реално време, така и за изследователски цели. Дори енергията и инерцията на гравитационните вълни могат да бъдат измерени от мощни лидарни системи.
Това проучване предполага, че гравитационните вълни влияят на глобалната циркулация на въздуха в атмосферата, което след това влияе върху температурите и движението на химикали, влияещи върху изменението на климата. Настоящите налични климатични модели не отчитат напълно енергията на тези вълни. Важно е да научите повече за стратосферата, за да разберете ефектите върху озоновия слой, който се намира главно в долната част на стратосферата. Ясното разбиране на гравитационните вълни, особено как се генерират вторичните вълни, може да ни помогне да подобрим настоящите изчислителни симулационни модели. Авторите признават и други налични паралелни теории2 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 вселена.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
1. Xinzhao C et al. 2018. Лидарни наблюдения на стратосферни гравитационни вълни от 2011 до 2015 г. в Макмърдо (77.84 °S, 166.69 °E), Антарктида: Част II. Потенциални енергийни плътности, логаритмични нормални разпределения и сезонни вариации. Списание за геофизични изследвания. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Олег А и др. 2016. Резонансни вибрации на ледения шелф на Рос и наблюдения на устойчиви атмосферни вълни. Списание за геофизични изследвания: Космическа физика.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
