と呼ばれる不思議な波紋の起源 重力 南極の上空にある波が初めて発見された
科学者が発見 重力 上の波 南極の 2016年の空。 重力波、これまで知られていなかったが、3-10時間の持続時間で南極上部の大気を連続的に掃引する大きな波紋の特徴である。 これらの波は、地球の大気を横切って伝播することが頻繁に発生することが知られており、また、持続時間の後に消える傾向があります。 しかし、南極大陸の上では、科学者による定期的な観測で見られるように、これらの波は非常に持続的です。 これらは主に地球の力によって形成されたため、「重力波」と呼ばれていました。 重力 それらは中間圏層で3000キロメートルに及びました。地球の大気の主な層は、対流圏、成層圏、中間圏、そして熱圏であり、最も上の層です。 2016 年の時点では、研究者たちはまだこれらの波の起源を理解できていませんでした。しかし、地球の大気のさまざまな層間のつながりを理解するには、重力波の起源を正確に特定することが重要であり、それによって空気が地球の周りをどのように循環するかについての貴重な情報が得られる可能性があります。 惑星.
重力波の起源を追跡する
に掲載された研究では 地球物理研究ジャーナル、同じグループの研究者が、リアルタイムの観測と理論情報およびモデルを組み合わせて、重力波に関する手がかりを生成しました1。 彼らは、これらの「永続的な」重力波の考えられる起源（それらがどのようにそしてどこで形成されたか）について30つの可能な説明を提案しました。 最初の命題は、これらの波は、中間圏の下の大気レベル、つまり成層圏（地球の表面から2000マイル上）のより小さな低レベルの波から発生するというものです。 山を下って流れる風は、これらの低レベルの重力波を押し上げて、山を大きくし、波は最終的に大気中に上昇します。 重力波が成層圏の端に到達すると、それらは壊れて海の波紋のように興奮し、水平方向の長さが最大400 kmの大きな波を生成し（小さな下の波はXNUMXマイルになります）、中間圏に大きく広がります。 この特定の形成手段は、「二次波生成」と呼ぶことができます。 著者らは、二次波は他の時期よりも冬に持続的に形成されるため、両方の半球の中緯度から高緯度で発生すると考えられていることを観察しました。 研究者によって提案された別のXNUMX番目の可能性は、重力波が渦巻く極渦から発生することです。 この渦は、冬の間に南極大陸の空を回転して引き継ぐ低気圧です。 この形の風と天候は、冬に南極の周りを循環します。 このような高速回転風は、大気中を上向きに移動するときに低レベルの重力波を変化させたり、二次波を生成したりする可能性があります。 著者は、重力波の起源に関する彼らの提案のいずれかが正確である可能性があり、具体的な結論は依然として追加の研究を必要とする可能性があると述べています。
寒い南極での研究
最初の命題を使用して起源を理解するために、研究者によって開発された高解像度モデルとともに、Vadasの二次重力波の理論が検討され、理論が定式化されました。 研究者はコンピューターモデル、シミュレーション、計算を実行しました。 彼らはまた、南極の強力な冷風と氷点下の気温で生き残った、レーザーベースの測定方法であるLIDARシステムの設置を使用しました。 米国南極プログラムと南極ニュージーランドプログラムは、南極でXNUMX年間資金を提供しました。 LIDARシステムは非常に強力で堅牢であり、大気のさまざまな領域にわたる温度と密度を決定する機能を備えています。 重力波による摂動をうまく記録することができます。 この手法は、他の方法では観測が最も難しい大気の領域を記録するのに非常に役立ちます。 南極での大気波の研究は、リアルタイムの記録と研究の両方の目的に利用できる気候および気象関連のモデルを即興で作成するために重要です。 重力波のエネルギーと運動量でさえ、強力なライダーシステムで測定できます。
この研究は、重力波が大気中の地球の大気循環に影響を及ぼし、それが気候変動に影響を与える化学物質の温度と動きに影響を与えることを示唆しています。 利用可能な現在の気候モデルは、これらの波のエネルギーを完全には説明していません。 主に成層圏の下部に見られるオゾン層への影響を理解するために、成層圏についてもっと学ぶことが重要です。 重力波、特に二次波がどのように生成されるかを明確に理解することは、現在の計算シミュレーションモデルを改善するのに役立ちます。 著者は、利用可能な他の並列理論を認めています2 2016年の研究結果は、海の波によって引き起こされる南極のロス棚氷の振動が、大気の波紋やうねりを生み出す原因となっている可能性があることを示唆しています。今回の研究は、地球規模の大気の挙動を明確に把握するのに役立ったが、依然として多くの謎に対処する必要がある。観察とコンピュータモデリングを組み合わせることで、この問題のさらに多くの秘密を解明することができます。 宇宙.
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ソース
1. Xinzhao C etal。 2018.南極のマクマード（2011°S、2015°E）での77.84年から166.69年までの成層圏重力波のライダー観測：パートII。 位置エネルギー密度、対数正規分布、および季節変動。 地球物理学研究ジャーナル. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A etal。 2016年。ロス棚氷の共振振動と持続的な大気波の観測。 地球物理学研究ジャーナル：宇宙物理学.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
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