The origins of the mysterious ripples called nopietnība waves above Antarctica skies has been discovered for the first time
Scientists detected nopietnība waves above Antarktīdas debesis 2016. gadā. Gravitācijas viļņi, kas iepriekš nebija zināmi, ir raksturīgi lieliem viļņiem, kas nepārtraukti slauka Antarktikas atmosfēras augšējo daļu 3–10 stundu garumā. Ir zināms, ka šie viļņi bieži rodas, izplatoties pa Zemes atmosfēru, kā arī tie mēdz pazust pēc ilguma. Tomēr virs Antarktīdas šie viļņi ir ļoti noturīgi, kā redzams zinātnieku periodiskajos novērojumos. Tos sauca par "gravitācijas viļņiem", jo tos galvenokārt veidoja zemes spēks nopietnība 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 planēta.
Gravitācijas viļņu izcelsmes izsekošana
Pētījumā, kas publicēts Ģeofizisko pētījumu žurnāls, tā pati pētnieku grupa ir apvienojusi savus reāllaika novērojumus ar teorētisko informāciju un modeļiem, lai radītu norādes par gravitācijas viļņiem1. Viņi ierosināja divus iespējamos skaidrojumus šo "noturīgo" gravitācijas viļņu iespējamajai izcelsmei (kā un kur tie veidojās). Pirmais priekšlikums ir tāds, ka šie viļņi rodas no mazākiem zemāka līmeņa viļņiem atmosfēras līmenī zem mezosfēras, ti, stratosfēras (30 jūdzes virs Zemes virsmas). Vēji, kas plūst lejup pa kalniem, stimulē šos zemākā līmeņa gravitācijas viļņus, liekot tiem augt lielākiem un viļņiem galu galā pacelties augstāk atmosfērā. Kad gravitācijas viļņi sasniedz stratosfēras beigas, tie saplīst un uzbudinās kā viļņi okeānā, tādējādi radot lielākus viļņus ar horizontālo garumu līdz 2000 kilometriem (kamēr mazākie zemākie viļņi atrodas 400 jūdžu augstumā) un plaši izplešas mezosfērā. Šo konkrēto veidošanās līdzekli var saukt par "sekundāro viļņu ģenerēšanu". Autori novēroja, ka sekundārie viļņi ziemā veidojas noturīgāk nekā citos laikos, un tāpēc tiem vajadzētu rasties vidējos un augstos platuma grādos abās puslodēs. Otra alternatīva pētnieku ierosinātā iespēja ir tāda, ka gravitācijas viļņi rodas no virpuļojošā polārā virpuļa. Šis virpulis ir zema spiediena zona, kas ziemā rotē un pārņem Antarktīdas debesis. Šis vēja un laikapstākļu veids ziemā cirkulē ap Dienvidpolu. Šādi ātrgaitas rotējoši vēji var mainīt zema līmeņa gravitācijas viļņus, kad tie virzās uz augšu atmosfērā, vai pat var radīt sekundārus viļņus. Autori norāda, ka viens no viņu ieteikumiem par gravitācijas viļņu izcelsmi varētu būt precīzs un konkrētam secinājumam joprojām varētu būt nepieciešama papildu izpēte.
Pētniecība aukstajā Antarktīdā
Lai izprastu izcelsmi, izmantojot pirmo priekšlikumu, tika apsvērta Vadas sekundāro gravitācijas viļņu teorija kopā ar pētnieku izstrādāto augstas izšķirtspējas modeli, un pēc tam tika formulēta teorija. Pētnieki veica datoru modeļus, simulācijas un aprēķinus. Viņi arī izmantoja lidar sistēmas instalācijas — uz lāzeru balstītu mērījumu metodi —, lai tie Antarktīdā izdzīvotu spēcīgā aukstā vējā un mīnusā temperatūrā. ASV Antarktikas programma un Antarktīdas Jaunzēlandes programma tos finansēja astoņus gadus Antarktīdā. Lidar sistēma ir ļoti jaudīga un izturīga, un tai ir iespēja noteikt temperatūru un blīvumu dažādos atmosfēras reģionos. Tas var veiksmīgi ierakstīt gravitācijas viļņu radītās perturbācijas. Šis paņēmiens ir ļoti noderīgs, lai reģistrētu atmosfēras apgabalus, kurus ir visgrūtāk novērot. Atmosfēras viļņu izpēte Dienvidpolā ir svarīga, lai improvizētu ar klimatu un laikapstākļiem saistītus modeļus, kurus var izmantot gan reāllaika ierakstīšanai, gan izpētei. Pat gravitācijas viļņu enerģiju un impulsu var izmērīt ar jaudīgām lidar sistēmām.
Šis pētījums liecina, ka gravitācijas viļņi ietekmē globālo gaisa cirkulāciju atmosfērā, kas pēc tam ietekmē temperatūru un ķīmisko vielu kustību, kas ietekmē klimata pārmaiņas. Pašreizējie pieejamie klimata modeļi pilnībā neņem vērā šo viļņu enerģiju. Ir svarīgi uzzināt vairāk par stratosfēru, lai izprastu ietekmi uz ozona slāni, kas galvenokārt atrodas stratosfēras zemākajā reģionā. Skaidra izpratne par gravitācijas viļņiem, jo īpaši par to, kā tiek ģenerēti sekundārie viļņi, var palīdzēt mums uzlabot pašreizējos skaitļošanas simulācijas modeļus. Autori atzīst citas paralēlas pieejamās teorijas2 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 visums.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
1. Xinzhao C et al. 2018. Lidara novērojumi stratosfēras gravitācijas viļņiem no 2011. līdz 2015. gadam Makmerdo (77.84 °S, 166.69 °E), Antarktīda: II daļa. Potenciālais enerģijas blīvums, log normālie sadalījumi un sezonālās izmaiņas. Ģeofizikas pētījumu žurnāls. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oļegs A et al. 2016. Rosa ledus šelfa rezonanses vibrācijas un noturīgu atmosfēras viļņu novērojumi. Ģeofizikālo pētījumu žurnāls: Kosmosa fizika.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
