ต้นกำเนิดของระลอกคลื่นลึกลับที่เรียกว่า แรงดึงดูด คลื่นเหนือท้องฟ้าแอนตาร์กติกาถูกค้นพบเป็นครั้งแรก
นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบ แรงดึงดูด คลื่นด้านบน ทวีปแอนตาร์กติกา ท้องฟ้าในปี 2016 คลื่นแรงโน้มถ่วงซึ่งก่อนหน้านี้ไม่ทราบมาก่อน เป็นลักษณะของระลอกคลื่นขนาดใหญ่ที่พัดผ่านชั้นบรรยากาศแอนตาร์กติกตอนบนอย่างต่อเนื่องในระยะเวลา 3-10 ชั่วโมง เป็นที่ทราบกันว่าคลื่นเหล่านี้มักแพร่กระจายไปทั่วชั้นบรรยากาศของโลกและมักจะหายไปหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เหนือแอนตาร์กติกา คลื่นเหล่านี้จะคงอยู่มากดังที่เห็นในการสังเกตการณ์เป็นระยะโดยนักวิทยาศาสตร์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า 'คลื่นแรงโน้มถ่วง' เพราะส่วนใหญ่เกิดจากแรงของโลก แรงดึงดูด และการหมุนของมันครอบคลุมระยะทาง 3000 กิโลเมตรในชั้นมีโซสเฟียร์ ชั้นบรรยากาศหลัก ๆ ของโลก ได้แก่ ชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ มีโซสเฟียร์ และเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นที่อยู่ไกลออกไปมากที่สุด เมื่อถึงจุดนั้นในปี 2016 นักวิจัยยังคงไม่สามารถเข้าใจที่มาของคลื่นเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตาม การระบุจุดกำเนิดของคลื่นแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อทำความเข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างชั้นต่างๆ ในชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งจะให้ข้อมูลอันมีค่าแก่เราว่าอากาศไหลเวียนรอบๆ เราอย่างไร ดาวเคราะห์.
ติดตามต้นกำเนิดของคลื่นแรงโน้มถ่วง
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน วารสารวิจัยธรณีฟิสิกส์นักวิจัยกลุ่มเดียวกันได้รวมการสังเกตแบบเรียลไทม์กับข้อมูลเชิงทฤษฎีและแบบจำลองเพื่อสร้างเบาะแสเกี่ยวกับคลื่นแรงโน้มถ่วง1. พวกเขาเสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้สองประการสำหรับต้นกำเนิดที่น่าจะเป็นไปได้ (เกิดขึ้นได้อย่างไรและที่ไหน) ของคลื่นแรงโน้มถ่วงที่ 'คงอยู่' เหล่านี้ ข้อเสนอแรกคือคลื่นเหล่านี้เกิดจากคลื่นระดับล่างที่มีขนาดเล็กกว่าในระดับบรรยากาศใต้มีโซสเฟียร์ เช่น สตราโตสเฟียร์ (30 ไมล์เหนือพื้นผิวโลก) ลมที่ไหลลงมาจากภูเขาทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงระดับต่ำเหล่านี้ทำให้พวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้นและในที่สุดคลื่นก็เคลื่อนตัวสูงขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อคลื่นแรงโน้มถ่วงมาถึงจุดสิ้นสุดของสตราโตสเฟียร์ พวกมันจะแตกตัวและตื่นเต้นเหมือนระลอกคลื่นในมหาสมุทร ทำให้เกิดคลื่นขนาดใหญ่ขึ้นโดยมีความยาวในแนวนอนสูงถึง 2000 กิโลเมตร (ในขณะที่คลื่นล่างที่เล็กกว่ายืนอยู่ที่ 400 ไมล์) และขยายไปสู่มีโซสเฟียร์อย่างมากมาย วิธีการก่อตัวเฉพาะนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็น 'การสร้างคลื่นทุติยภูมิ' ผู้เขียนตั้งข้อสังเกตว่าคลื่นทุติยภูมิก่อตัวอย่างต่อเนื่องในฤดูหนาวมากกว่าครั้งอื่น ดังนั้น จึงควรเกิดขึ้นที่ละติจูดกลางถึงสูงในซีกโลกทั้งสอง ความเป็นไปได้ที่สองทางเลือกที่นักวิจัยแนะนำคือคลื่นแรงโน้มถ่วงเกิดจากกระแสน้ำวนขั้วโลกที่หมุนวน กระแสน้ำวนนี้เป็นพื้นที่ความกดอากาศต่ำที่หมุนรอบท้องฟ้าของแอนตาร์กติกาในช่วงฤดูหนาว ลมและสภาพอากาศแบบนี้จะหมุนเวียนในฤดูหนาวรอบๆ ขั้วโลกใต้ ลมที่หมุนด้วยความเร็วสูงดังกล่าวสามารถเปลี่ยนแปลงคลื่นแรงโน้มถ่วงระดับต่ำได้เมื่อเคลื่อนตัวขึ้นไปในชั้นบรรยากาศหรือสามารถสร้างคลื่นทุติยภูมิได้ ผู้เขียนระบุว่าข้อเสนอแนะอย่างใดอย่างหนึ่งเกี่ยวกับต้นกำเนิดของคลื่นแรงโน้มถ่วงอาจมีความถูกต้องและข้อสรุปที่เป็นรูปธรรมอาจยังคงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
การวิจัยในแอนตาร์กติกาที่หนาวเย็น
เพื่อให้เข้าใจถึงต้นกำเนิดโดยใช้ข้อเสนอแรก ทฤษฎีคลื่นแรงโน้มถ่วงรองของ Vadas ได้รับการพิจารณาพร้อมกับแบบจำลองความละเอียดสูงที่พัฒนาโดยนักวิจัย จากนั้นจึงสร้างทฤษฎีขึ้นมา นักวิจัยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ การจำลอง และการคำนวณ พวกเขายังใช้การติดตั้งระบบ lidar ซึ่งเป็นวิธีการวัดด้วยเลเซอร์ ซึ่งพวกมันสามารถอยู่รอดได้ในลมหนาวที่มีกำลังแรงและอุณหภูมิที่ต่ำกว่าศูนย์ในทวีปแอนตาร์กติกา โครงการแอนตาร์กติกของสหรัฐอเมริกาและโครงการแอนตาร์กติกานิวซีแลนด์ให้ทุนแก่พวกเขาเป็นระยะเวลาแปดปีในทวีปแอนตาร์กติกา ระบบลิดาร์นั้นทรงพลังและแข็งแกร่งมาก และมีความสามารถในการกำหนดอุณหภูมิและความหนาแน่นตามภูมิภาคต่างๆ ของบรรยากาศ สามารถบันทึกการรบกวนที่เกิดจากคลื่นแรงโน้มถ่วงได้สำเร็จ เทคนิคนี้มีประโยชน์มากในการบันทึกพื้นที่ของบรรยากาศซึ่งยากต่อการสังเกตเป็นอย่างอื่น การศึกษาคลื่นบรรยากาศที่ขั้วโลกใต้มีความสำคัญต่อการจำลองสภาพอากาศและแบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศ ซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อการบันทึกแบบเรียลไทม์และเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย แม้แต่พลังงานและโมเมนตัมของคลื่นแรงโน้มถ่วงก็สามารถวัดได้ด้วยระบบไลดาร์ที่ทรงพลัง
การศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าคลื่นแรงโน้มถ่วงส่งผลต่อการไหลเวียนของอากาศทั่วโลกในชั้นบรรยากาศ ซึ่งส่งผลต่ออุณหภูมิและการเคลื่อนที่ของสารเคมีที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ แบบจำลองสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันไม่ได้คำนึงถึงพลังงานของคลื่นเหล่านี้ทั้งหมด สิ่งสำคัญคือต้องเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสตราโตสเฟียร์เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบต่อชั้นโอโซนซึ่งส่วนใหญ่พบในบริเวณด้านล่างของสตราโตสเฟียร์ ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับคลื่นแรงโน้มถ่วง โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการสร้างคลื่นทุติยภูมิสามารถช่วยเราปรับปรุงแบบจำลองการคำนวณในปัจจุบันได้ ผู้เขียนรับทราบทฤษฎีคู่ขนานอื่น ๆ ที่มีอยู่2 จากปี 2016 ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการสั่นสะเทือนของหิ้งน้ำแข็งรอสส์ในแอนตาร์กติกาซึ่งเกิดจากคลื่นมหาสมุทรอาจเป็นสาเหตุให้เกิดระลอกคลื่นและคลื่นในบรรยากาศเหล่านี้ การศึกษาในปัจจุบันได้ช่วยสร้างภาพที่ชัดเจนของพฤติกรรมบรรยากาศโลก แม้ว่าจะยังต้องไขปริศนาอีกมากมายก็ตาม การรวมกันของการสังเกตและการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์สามารถช่วยคลี่คลายความลับอีกมากมายในเรื่องนี้ จักรวาล.
***
{คุณสามารถอ่านรายงานการวิจัยต้นฉบับได้โดยคลิกลิงก์ DOI ที่ระบุด้านล่างในรายการแหล่งที่มาที่อ้างอิง}
แหล่งที่มา (s)
1. Xinzhao C และคณะ 2018. การสังเกตการณ์ Lidar ของคลื่นแรงโน้มถ่วงในสตราโตสเฟียร์ระหว่างปี 2011 ถึง 2015 ที่ McMurdo (77.84 °S, 166.69°E), แอนตาร์กติกา: ตอนที่ II ความหนาแน่นของพลังงานที่อาจเกิดขึ้น การแจกแจงแบบปกติของล็อก และการแปรผันตามฤดูกาล วารสารวิจัยธรณีฟิสิกส์. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A และคณะ 2016. การสั่นพ้องของชั้นน้ำแข็งรอสส์และการสังเกตคลื่นบรรยากาศที่คงอยู่ วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: ฟิสิกส์อวกาศ.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
