Uppruni dularfulla gára kallað þyngdarafl öldur yfir Suðurskautslandinu hafa fundist í fyrsta skipti
Vísindamenn fundu þyngdarafl öldur fyrir ofan Suðurskautslandið himinn á árinu 2016. Þyngdarbylgjur, áður óþekkt, eru einkennandi fyrir stórar gárur sem fara stöðugt í gegnum efri suðurskautslofthjúpinn á 3-10 klukkustundum. Vitað er að þessar bylgjur eiga sér stað og breiðast út um lofthjúp jarðar og einnig að þær hafa tilhneigingu til að hverfa eftir tímalengd. Hins vegar fyrir ofan Suðurskautslandið eru þessar bylgjur mjög þrálátar eins og sést í reglubundnum athugunum vísindamanna. Þetta voru kallaðar „þyngdarbylgjur“ vegna þess að þær voru aðallega myndaðar af krafti jarðar þyngdarafl og snúningur þess og spannuðu þeir 3000 kílómetra í miðhvelslaginu. Helstu lög lofthjúps jarðar eru veðrahvolf, heiðhvolf, miðhvolf og hitahvolf sem er það lag sem er lengst uppi. Á þeim tímapunkti árið 2016 gátu vísindamenn enn ekki skilið uppruna þessara bylgna. Það er hins vegar mikilvægt að benda á uppruna þyngdarbylgna til að skilja tengsl mismunandi laga í lofthjúpi jarðar sem gætu síðan veitt okkur verðmætar upplýsingar um hvernig loftið dreifist um okkar reikistjarna.
Að rekja uppruna þyngdarbylgna
Í rannsókn sem birt var í Tímarit um jarðeðlisfræðilegar rannsóknir, sami hópur vísindamanna hefur sameinað rauntímaathuganir sínar við fræðilegar upplýsingar og líkön til að búa til vísbendingar um þyngdarbylgjur1. Þeir lögðu fram tvær mögulegar skýringar á líklegum uppruna (hvernig og hvar þær mynduðust) þessara „viðvarandi“ þyngdarbylgna. Fyrsta tillagan er sú að þessar bylgjur eigi annaðhvort uppruna sinn í minni bylgjum á lægra stigi í lofthjúpnum undir miðhvolfinu, þ.e. heiðhvolfinu (30 mílur yfir yfirborði jarðar). Vindarnir sem streyma niður fjöllin ýta undir þessar lægri þyngdarbylgjur sem gerir það að verkum að þær stækka og öldurnar fara að lokum hærra upp í lofthjúpinn. Þegar þyngdarbylgjur ná enda heiðhvolfsins brotna þær og æsast eins og gárur í hafinu og mynda þannig stærri bylgjur með lárétta lengd allt að 2000 kílómetra (á meðan minni neðri öldurnar standa í 400 mílur) og teygja sig gríðarlega inn í miðhvolfið. Hægt er að kalla þessa tilteknu myndunaraðferð sem „efri bylgjumyndun“. Höfundar tóku eftir því að aukabylgjur myndast viðvarandi á veturna en á öðrum tímum og eiga því að eiga sér stað á miðri til háum breiddargráðum á báðum jarðarhvelum. Annar valmöguleiki sem vísindamenn hafa lagt til er að þyngdarbylgjur eigi uppruna sinn í pólhringnum sem þyrlast. Þessi hringhringur er lágþrýstisvæði sem snýst og tekur yfir himininn á Suðurskautslandinu á veturna. Þetta form vinds og veðurs streymir á veturna um suðurpólinn. Slíkir háhraða snúningsvindar geta breytt þyngdarbylgjum á lágu stigi þegar þær færast upp í andrúmsloftið eða geta jafnvel myndað aukabylgjur. Höfundar fullyrða að önnur hvor tillaga þeirra um uppruna þyngdarbylgna gæti verið nákvæm og áþreifanleg niðurstaða gæti enn krafist frekari rannsókna.
Rannsóknir á köldu Suðurskautslandinu
Til að skilja upprunann með því að nota fyrstu tillöguna var kenning Vadas um aukaþyngdarbylgjur skoðuð ásamt háupplausnarlíkani sem þróað var af vísindamönnum og kenning var síðan mótuð. Vísindamenn keyrðu tölvulíkön, uppgerð og útreikninga. Þeir notuðu einnig lidar kerfisuppsetningarnar - mæliaðferð sem byggir á leysir - sem þeir lifðu af í kröftugum köldum vindum og hitastigi undir núlli á Suðurskautslandinu. Bandaríska suðurskautsáætlunin og Suðurskautslandið Nýja-Sjálandsáætlun styrktu þau í átta ár á Suðurskautslandinu. Liðarkerfið er mjög öflugt og öflugt og hefur getu til að ákvarða hitastig og þéttleika á ýmsum svæðum lofthjúpsins. Það getur tekist að skrá truflanir af völdum þyngdarbylgna. Tæknin er mjög hjálpleg við að skrá þau svæði í andrúmsloftinu sem er erfiðast að fylgjast með. Rannsókn á andrúmsloftsbylgjum á suðurpólnum er mikilvæg til að gera loftslags- og veðurtengd líkön sem hægt er að nýta bæði í rauntímaupptöku og rannsóknartilgangi. Jafnvel orku og skriðþunga þyngdarbylgjunnar er hægt að mæla með öflugum lidar kerfum.
Þessi rannsókn bendir til þess að þyngdarbylgjur hafi áhrif á loftflæði á heimsvísu í andrúmsloftinu sem síðan hefur áhrif á hitastig og hreyfingu efna sem hafa áhrif á loftslagsbreytingar. Núverandi loftslagslíkön sem til eru gera ekki alveg grein fyrir orku þessara öldu. Það er mikilvægt að læra meira um heiðhvolfið til að skilja áhrifin á ósonlagið sem finnst aðallega í neðri hluta heiðhvolfsins. Skýr skilningur á þyngdarbylgjum, sérstaklega hvernig aukabylgjur verða til, getur hjálpað okkur að bæta núverandi reiknilíkön. Höfundar viðurkenna aðrar hliðstæðar kenningar sem til eru2 frá 2016 sem benda til þess að titringur í Ross íshellu á Suðurskautslandinu, sem stafar af sjávarbylgjum, gæti hugsanlega skapað þessar gárur og bylgjur í andrúmsloftinu. Núverandi rannsókn hefur hjálpað til við að mynda skýra mynd af hegðun í andrúmslofti á heimsvísu þó að enn þurfi að taka á mörgum leyndardómum. Sambland af athugunum og tölvulíkönum getur hjálpað til við að afhjúpa mörg fleiri leyndarmál þessa alheimurinn.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
1. Xinzhao C o.fl. 2018. Lidar athuganir á þyngdarbylgjum heiðhvolfsins frá 2011 til 2015 við McMurdo (77.84 °S, 166.69°E), Suðurskautslandinu: II. Hugsanlegur orkuþéttleiki, log normaldreifing og árstíðabundin breytileiki. Journal of Geophysics Research. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A o.fl. 2016. Ómun titringur Ross íshellunnar og athuganir á þrálátum andrúmsloftsbylgjum. Journal of Geophysical Research: Space Physics.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
