Zaćmienia tworzą atmosferyczne fale grawitacyjne
Naukowcom pierwszy raz udało się zmierzyć to, co przewidywali od dawna – zaćmienia mogą generować zmarszczki w ziemskiej atmosferze zwane atmosferycznymi falami grawitacyjnymi.
Charakterystyczna sygnatura fal pojawiła się w danych przechwyconych podczas pierścieniowego zaćmienia Słońca w Ameryce Północnej 14 października 2023 r. zbieranych w ramach sponsorowanego przez NASA Nationwide Eclipse Ballooning Project (NEBP).
Realizacja projektu NEBP polegała na tym, że zespoły uczniów ze szkół średnich i uniwersytetów stacjonowały wzdłuż ścieżki zaćmienia w wielu stanach USA, gdzie wystrzeliwały balony meteorologiczne z umieszczonymi na nich instrumentami zaprojektowanymi do prowadzenia badań inżynieryjnych lub eksperymentów z zakresu nauk o atmosferze. Grupa naukowa zlokalizowana w Nowym Meksyku zebrała dane łączące zaćmienie z powstawaniem atmosferycznych fal grawitacyjnych, co może prowadzić do poprawy prognozowania pogody.
„Zrozumienie, w jaki sposób atmosfera reaguje w szczególnym przypadku zaćmień, pomaga nam lepiej poznać jej działanie, co z kolei pomaga tworzyć dokładniejsze prognozy pogody i ostatecznie lepiej zrozumieć zmiany klimatu” – podkreślają naukowcy.
Nie były to pierwsze badania tego typu, już wcześniej naukowcy poszukiwali atmosferycznych fal grawitacyjnych podczas poprzednich zaćmień, byli również wspierani przez NASA i National Science Foundation. W 2019 roku naukowcy w ramach projektu NEBP, stacjonujący w Chile zebrali obiecujące dane, ale cogodzinne wypuszczanie balonów nie dostarczyło wystarczającej ilości szczegółów. Próby powtórzenia eksperymentu w 2020 r. zostały udaremnione przez ograniczenia w podróżowaniu związane z COVID-19 w Argentynie i ulewną burzę, która utrudniła gromadzenie danych w Chile.
Badacze wzięli pod uwagę te doświadczenia podczas misji w 2023 roku, planując wypuszczanie balonów co 15 minut i wybrali również pewną lokację, która pozwoliła przeprowadzić niezakłócone eksperymenty.
„Nowy Meksyk wyglądał szczególnie obiecująco. Większość źródeł grawitacji atmosferycznej to konwekcja, systemy pogodowe i góry. Chcieliśmy wyeliminować wszystkie te możliwe źródła” – mówi Jie Gong z NASA.
W ramach projektu utworzono bazę naukową w Nowym Meksyku w mieście Moriarty, gdzie umieszczono cztery zespoły zajmujące się naukami atmosferycznymi: dwa z Plymouth State University w Plymouth, New Hampshire i po jednym ze State University of New York (SUNY) Albany i SUNY Oswego. Studenci zaczęli wypuszczać balony o 10 rano dzień przed zaćmieniem.
Każdy balon wystrzelony przez badaczy posiadał radiosondę, zestaw instrumentów mierzących temperaturę, położenie, wilgotność, kierunek i prędkość wiatru podczas każdej sekundy wznoszenia się przez atmosferę. Aparatura wysyłały strumień surowych danych do odbiorników na ziemi. Studenci przesłali dane na wspólny serwer, gdzie zostały przetwarzone a następnie analizowane.
Potwierdzenie, że zaćmienie wygenerowało atmosferyczne fale grawitacyjne na niebie nad Nowym Meksykiem, nastąpiło wiosną 2024 roku.
„Zebraliśmy wszystkie dane według czasu, a kiedy wykreśliliśmy tę serię czasową, mogłem już zobaczyć paski w sygnale” – podsumowuje Gong.
Emil Gołoś
