Произходът на мистериозните вълнички т.нар тегло вълни над небето на Антарктика са открити за първи път
Учените откриха тегло вълни отгоре 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 и неговото въртене и те се простираха на 3000 километра в мезосферния слой. Основните слоеве на земната атмосфера са тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера като слоят, който е най-нагоре. В този момент през 2016 г. изследователите все още не можеха да разберат произхода на тези вълни. Въпреки това е изключително важно да се посочи произходът на гравитационните вълни, за да се разберат връзките между различните слоеве в земната атмосфера, което след това може да ни предостави ценна информация за това как въздухът циркулира около нашата 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 от 2016 г., което предполага, че вибрациите на ледения шелф на Рос в Антарктида, причинени от океански вълни, може би са отговорни за създаването на тези атмосферни вълни и вълни. Настоящото проучване помогна да се формира ясна картина на глобалното атмосферно поведение, въпреки че много мистерии все още трябва да бъдат разгледани. Комбинация от наблюдения и компютърно моделиране може да помогне за разкриването на много повече тайни за това 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
***
