Podrijetlo tajanstvenog mreškanja tzv gravitacija valovi iznad antarktičkog neba prvi su put otkriveni
Znanstvenici su otkrili gravitacija valovi iznad Antarktika nebo u 2016. Gravitacijski valovi, do sada nepoznati, karakteristični su za velike valove koje kontinuirano haraju gornjom antarktičkom atmosferom u trajanju od 3-10 sati. Poznato je da se ovi valovi često javljaju šireći se Zemljinom atmosferom i da imaju tendenciju da nestanu nakon trajanja. Međutim, iznad Antarktika ovi valovi su vrlo postojani, što se vidi u periodičnim promatranjima znanstvenika. Oni su se zvali 'gravitacijskim valovima' jer su uglavnom nastali pod utjecajem Zemljine sile gravitacija i njegovu rotaciju te su se protezale 3000 kilometara u sloju mezosfere. Glavni slojevi Zemljine atmosfere su troposfera, stratosfera, mezosfera i termosfera kao sloj koji je najudaljeniji. U tom trenutku 2016. istraživači još uvijek nisu mogli razumjeti podrijetlo ovih valova. Međutim, ključno je odrediti podrijetlo gravitacijskih valova kako bismo razumjeli veze između različitih slojeva u Zemljinoj atmosferi, što bi nam onda moglo pružiti vrijedne informacije o tome kako zrak cirkulira oko nas planeta.
Praćenje podrijetla gravitacijskih valova
U studiji objavljenoj u Časopis za geofizička istraživanja, ista skupina istraživača kombinirala je svoja opažanja u stvarnom vremenu s teoretskim informacijama i modelima kako bi generirala tragove o gravitacijskim valovima1. Predložili su dva moguća objašnjenja za vjerojatno podrijetlo (kako i gdje su nastali) ovih 'upornih' gravitacijskih valova. Prva tvrdnja je da ovi valovi ili potječu od manjih valova niže razine u atmosferskoj razini ispod mezosfere, odnosno stratosfere (30 milja iznad Zemljine površine). Vjetrovi koji se spuštaju niz planine potiču ove gravitacijske valove niže razine čineći ih sve veći i valovi se na kraju pomiču više u atmosferu. Jednom kada gravitacijski valovi stignu do kraja stratosfere, razbijaju se i uzbuđuju poput valova u oceanu stvarajući tako veće valove horizontalne duljine do 2000 kilometara (dok manji niži valovi stoje na 400 milja) i šire se uvelike u mezosferu. Ovaj poseban način formiranja može se nazvati "generiranje sekundarnih valova". Autori su primijetili da se sekundarni valovi formiraju upornije zimi nego u drugim vremenima i stoga bi se trebali pojaviti na srednjim do visokim geografskim širinama u obje hemisfere. Alternativna druga mogućnost koju su predložili istraživači je da gravitacijski valovi potječu iz vrtložnog polarnog vrtloga. Ovaj vrtlog je područje niskog tlaka koje se rotira i preuzima nebo Antarktika tijekom zime. Ovaj oblik vjetra i vremena kruži zimi oko Južnog pola. Takvi rotirajući vjetrovi velike brzine mogu promijeniti gravitacijske valove niske razine dok se kreću prema gore u atmosferi ili čak mogu generirati sekundarne valove. Autori navode da bi bilo koja od njihovih sugestija o podrijetlu gravitacijskih valova mogla biti točna i da bi konkretan zaključak ipak mogao zahtijevati dodatna istraživanja.
Istraživanje na hladnom Antarktiku
Kako bi se razumjelo podrijetlo pomoću prve tvrdnje, razmatrana je Vadasova teorija sekundarnih gravitacijskih valova zajedno s modelom visoke razlučivosti koji su razvili istraživači, a zatim je formulirana teorija. Istraživači su vodili računalne modele, simulacije i izračune. Također su koristili instalacije lidarskog sustava – lasersku metodu mjerenja – za koju su preživjeli u snažnim hladnim vjetrovima i temperaturama ispod nule na Antarktiku. Američki antarktički program i program Antarktika Novi Zeland financirali su ih u razdoblju od osam godina na Antarktiku. Lidarski sustav je vrlo moćan i robustan te ima sposobnost određivanja temperature i gustoće u različitim dijelovima atmosfere. Može uspješno bilježiti perturbacije uzrokovane gravitacijskim valovima. Tehnika je vrlo korisna u bilježenju područja atmosfere koje je inače najteže promatrati. Proučavanje atmosferskih valova na Južnom polu važno je za improvizaciju klimatskih i vremenskih modela koji se mogu koristiti i za snimanje u stvarnom vremenu i za istraživačke svrhe. Čak se energija i zamah gravitacijskih valova mogu mjeriti snažnim lidarskim sustavima.
Ova studija sugerira da gravitacijski valovi utječu na globalnu cirkulaciju zraka u atmosferi koja zatim utječe na temperature i kretanje kemikalija koje utječu na klimatske promjene. Trenutni dostupni klimatski modeli ne uzimaju u obzir u potpunosti energiju ovih valova. Važno je naučiti više o stratosferi kako bi se razumjeli učinci na ozonski omotač koji se nalazi uglavnom u donjem dijelu stratosfere. Jasno razumijevanje gravitacijskih valova, posebno načina na koji se sekundarni valovi generiraju, može nam pomoći da poboljšamo trenutne računalne simulacijske modele. Autori priznaju i druge dostupne paralelne teorije2 iz 2016. koji sugeriraju da su vibracije Ross Ice Shelfa na Antarktiku uzrokovane oceanskim valovima možda odgovorne za stvaranje ovih atmosferskih valova i valova. Trenutna studija pomogla je u stvaranju jasne slike o globalnom atmosferskom ponašanju iako još uvijek treba riješiti mnoge misterije. Kombinacija opažanja i računalnog modeliranja može pomoći u otkrivanju mnogih drugih tajni ovoga svemir.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
1. Xinzhao C i sur. 2018. Lidarska promatranja stratosferskih gravitacijskih valova od 2011. do 2015. u McMurdu (77.84 °S, 166.69 °E), Antarktika: Dio II. Gustoće potencijalne energije, log normalne distribucije i sezonske varijacije. Journal of Geophysics Research. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A i sur. 2016. Rezonantne vibracije Rossove ledene police i opažanja postojanih atmosferskih valova. Časopis za geofizička istraživanja: fizika svemira.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
