Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα για συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές ανακαλύψεις και πολλά άλλα.
Γιγαντιαία ηλιακά μπαλόνια στάλθηκαν 70.000 πόδια στον αέρα για να καταγράψουν τους ήχους της στρατόσφαιρας της Γης – και τα μικρόφωνα έπιασαν μερικούς απροσδόκητους ήχους.
Η στρατόσφαιρα είναι το δεύτερο στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης και στο χαμηλότερο επίπεδο βρίσκεται το στρώμα του όζοντος, το οποίο απορροφά και διασκορπίζει την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου, σύμφωνα με τη NASA. Ο λεπτός, ξηρός αέρας της στρατόσφαιρας, όπου τα αεριωθούμενα αεροσκάφη και τα μετεωρολογικά μπαλόνια φτάνουν στο μέγιστο ύψος τους, είναι ένα σχετικά ήσυχο ατμοσφαιρικό στρώμα που σπάνια διαταράσσεται από αναταράξεις.
Ο Daniel Bowman, κύριος επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο Sandia στο Νέο Μεξικό, προσελκύθηκε να εξερευνήσει το ηχητικό τοπίο της στρατόσφαιρας αφού εισήχθη στους ήχους χαμηλής συχνότητας που παράγονται από τα ηφαίστεια στο μεταπτυχιακό σχολείο. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται υπέρηχος, δεν ακούγεται στο ανθρώπινο αυτί.
Ο Μπάουμαν και οι φίλοι του είχαν εγκαταστήσει στο παρελθόν κάμερες σε μετεωρολογικά μπαλόνια για να «πάρουν φωτογραφίες του μαύρου ουρανού πάνω και της γης πολύ κάτω» και κατασκεύασαν με επιτυχία το δικό τους ηλιακό μπαλόνι.
Πρότεινε να προσαρτηθούν συσκευές εγγραφής υπερύθρων σε μπαλόνια για να καταγράψουν τους ήχους των ηφαιστείων. Αλλά τότε αυτός και ο σύμβουλός του, Jonathan Lees από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill, «συνειδητοποίησαν ότι κανείς δεν είχε προσπαθήσει να βάλει μικρόφωνα σε στρατοσφαιρικά μπαλόνια για μισό αιώνα, οπότε προχωρήσαμε να εξερευνήσουμε τι θα μπορούσε να κάνει αυτή η νέα πλατφόρμα. ” είπε ο Μπάουμαν. Ο Lees είναι καθηγητής επιστημών της γης, των ωκεανών και του περιβάλλοντος που διεξάγει έρευνα στη σεισμολογία και την ηφαιστειολογία.
Τα μπαλόνια μπορούν να πάρουν αισθητήρες δύο φορές πιο γρήγορα από τα εμπορικά τζετ.
«Στα ηλιακά μας μπαλόνια, έχουμε καταγράψει χημικές εκρήξεις, βροντές, συντριβή κύματα ωκεανού, αεροσκάφη με έλικες, ήχους πόλεων, βοηθητικές εκτοξεύσεις πυραύλων, σεισμούς και εμπορευματικά τρένα και αεριωθούμενα αεροπλάνα», είπε ο Μπάουμαν μέσω email. «Έχουμε ηχογραφήσει ήχους και η προέλευσή τους είναι ασαφής».
Τα ευρήματα κοινοποιήθηκαν την Πέμπτη 184η Συνάντηση της Ακουστικής Εταιρείας της Αμερικής, Σικάγο.
Σε μια ηχογράφηση που κοινοποιήθηκε από τον Μπάουμαν από ένα μπαλόνι της NASA σε τροχιά γύρω από την Ανταρκτική, ο υπέρηχος των κυμάτων του ωκεανού που συντρίβονται ακούγεται σαν ένας συνεχής αναστεναγμός. Αλλά άλλες εκρήξεις και βουητά είναι άγνωστης προέλευσης.
Δείτε αυτό το διαδραστικό περιεχόμενο στο CNN.com
Ο Μπάουμαν είπε ότι στη στρατόσφαιρα, «ορισμένα αεροσκάφη έχουν μυστηριώδη υπέρυθρα σήματα μερικές φορές την ώρα, αλλά η πηγή αυτών είναι εντελώς άγνωστη».
Ο Μπάουμαν και οι συνεργάτες του διεξήγαγαν την έρευνα χρησιμοποιώντας μπαλόνια της NASA και άλλους παρόχους αεροπορίας, αλλά αποφάσισαν να κατασκευάσουν τα δικά τους μπαλόνια, το καθένα με διάμετρο περίπου 19,7 έως 23 πόδια (6 έως 7 μέτρα).
Υλικά μπορείτε να βρείτε σε καταστήματα υλικού και πυροτεχνικών ειδών και μπαλόνια μπορούν να συναρμολογηθούν στο γήπεδο μπάσκετ.
«Κάθε μπαλόνι είναι κατασκευασμένο από πλαστικό ζωγράφου, ταινία αποστολής και σκόνη κάρβουνου», είπε ο Μπάουμαν μέσω email. «Η κατασκευή τους κοστίζει περίπου 50 δολάρια και ένα πλήρωμα δύο ατόμων μπορεί να φτιάξει ένα σε 3,5 ώρες. Εάν το βγάλετε σε ένα χωράφι μια ηλιόλουστη μέρα και το γεμίσετε με αέρα, μπορεί να μεταφέρει ένα ωφέλιμο φορτίο 1 λίβρας σε περίπου 70.000 πόδια.
Η σκόνη άνθρακα χρησιμοποιείται μέσα στα μπαλόνια για να τα σκουρύνει και όταν το φως του ήλιου χτυπά τα σκοτεινά μπαλόνια, ο αέρας μέσα τους θερμαίνεται και επιπλέει. Ο φθηνός και εύκολος σχεδιασμός DIY σημαίνει ότι οι ερευνητές μπορούν να απελευθερώσουν πολλά μπαλόνια για να συλλέξουν όσο το δυνατόν περισσότερα δεδομένα.
Mentor Star Engineering LLC/Sandia National Laboratories
Αυτή η άποψη ενός από τα ηλιακά αερόστατα θερμού αέρα των Εθνικών Εργαστηρίων Sandia τραβήχτηκε περίπου 13 μίλια (21 χιλιόμετρα) πάνω από την επιφάνεια της Γης.
«Ουσιαστικά, μια ομάδα μαθητών γυμνασίου με πρόσβαση σε γυμναστήριο Μπορεί να κατασκευαστεί ένα ηλιακό μπαλόνιΚαι υπάρχει ακόμη και μια εφαρμογή για κινητά τηλέφωνα που ονομάζεται RedVox που μπορεί να εγγράψει υπέρηχους», είπε ο Bowman.
Ο Μπάουμαν εκτιμά ότι εκτόξευσε αρκετές δεκάδες ηλιακά μπαλόνια για να συλλέξει ηχογραφήσεις υπέρηχων από το 2016 έως τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους. Μικροβαρόμετρα, αρχικά σχεδιασμένα για την παρακολούθηση ηφαιστείων, ήταν συνδεδεμένα σε μπαλόνια για να καταγράφουν ήχους χαμηλής συχνότητας.
Οι ερευνητές παρακολούθησαν τα μπαλόνια τους με GPS καθώς ταξίδευαν εκατοντάδες μίλια και προσγειώθηκαν σε άβολα σημεία.
Η μεγαλύτερη πτήση μέχρι σήμερα σε ένα μπαλόνι ηλίου της NASA ήταν 44 ημέρες, καταγράφοντας δεδομένα αξίας 19 ημερών πριν σκοτωθούν οι μπαταρίες στο μικρόφωνο. Εν τω μεταξύ, οι πτήσεις με ηλιακό αερόστατο διαρκούν περίπου 14 ώρες το καλοκαίρι και προσγειώνονται μετά τη δύση του ηλίου.
01:22 – Πηγή: CNN
Ένας νέος τρόπος για να γνωρίσετε τα θαύματα του σύμπαντος
Το πλεονέκτημα του υψηλού υψομέτρου που φτάνουν τα μπαλόνια είναι ότι το επίπεδο θορύβου είναι χαμηλό και το εύρος ανίχνευσης αυξάνεται – και είναι προσβάσιμη ολόκληρη η Γη. Αλλά τα μπαλόνια παρουσιάζουν προκλήσεις για τους ερευνητές. Η στρατόσφαιρα είναι ένα σκληρό περιβάλλον με άγριες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μεταξύ ζεστού και κρύου.
«Τα ηλιακά μπαλόνια είναι λίγο αδύναμα και καταστρέψαμε μερικά στους θάμνους προσπαθώντας να τα εκτοξεύσουμε», είπε ο Μπάουμαν. «Έπρεπε να κατεβούμε μέσα από κοιλάδες και βουνά για να πάρουμε τα ωφέλιμα φορτία μας. Κάποτε, οι συνάδελφοί μας στην Πολιτεία της Οκλαχόμα προσγείωσαν ένα μπαλόνι σε ένα χωράφι, πέρασαν τη νύχτα και μετά το εκτόξευσαν πίσω στον αέρα για να πετάξει ξανά όλη μέρα!
Τα διδάγματα που αντλήθηκαν από πολλές πτήσεις με αερόστατα έχουν κάνει τη διαδικασία κάπως πιο εύκολη, αλλά τώρα η μεγαλύτερη πρόκληση για τους ερευνητές είναι να εντοπίσουν τα σήματα που καταγράφονται κατά τη διάρκεια των πτήσεων.
«Υπάρχουν τόσα πολλά αεροπλάνα με σήματα που δεν καταλαβαίνουμε την προέλευση», είπε ο Μπάουμαν. «Είναι σίγουρα εγκόσμια —ίσως αναταράξεις, μια μακρινή σφοδρή καταιγίδα ή κάποιο είδος ανθρώπινου παράγοντα—όπως ένα φορτηγό τρένο—αλλά μερικές φορές είναι δύσκολο να πούμε τι συμβαίνει επειδή δεν υπάρχουν δεδομένα εκεί».
Η Σάρα Άλμπερτ, μια γεωφυσικός στα Εθνικά Εργαστήρια Sandia, μελέτησε ένα «κανάλι ήχου» – μια διαδρομή μέσα στην ατμόσφαιρα που μεταφέρει ήχους σε μεγάλες αποστάσεις – στο υψόμετρο που μελετά ο Μπάουμαν. αυτήν Τα αρχεία καταγράφουν εκτοξεύσεις πυραύλων και άλλα άγνωστα βουητά.
Εθνικά εργαστήρια Randy Montoya/Sandia
Οι γεωφυσικοί του Sandia National Laboratories (από αριστερά) Daniel Bowman και Sarah Albert δείχνουν τον αισθητήρα υπερύθρων και το περίβλημα που χρησιμοποιείται για την προστασία των αισθητήρων από ακραίες θερμοκρασίες.
«Ο ήχος κολλάει στο κανάλι και αντηχεί μέχρι να παραμορφωθεί εντελώς», είπε ο Μπάουμαν. «Αλλά αν είναι κοντά και πολύ ήσυχο (σαν αναταράξεις) ή μακρινό και δυνατό (σαν μακρινή καταιγίδα) είναι ακόμα ασαφές».
Ο Μπάουμαν και ο Άλμπερτ θα συνεχίσουν να μελετούν το αερομεταφερόμενο κανάλι ήχου για να προσπαθήσουν να προσδιορίσουν από πού προέρχονται οι ήχοι στη στρατόσφαιρα — και γιατί ορισμένα αεροπλάνα τους καταγράφουν και άλλα όχι.
Ο Bowman ενδιαφέρεται να κατανοήσει το ηχητικό τοπίο της στρατόσφαιρας και να ξεκλειδώσει βασικά χαρακτηριστικά, όπως η διακύμανση μεταξύ εποχών και τοποθεσιών.
Οι γεμάτες ήλιο εκδόσεις αυτών των μπαλονιών μπορεί μια μέρα να χρησιμοποιηθούν Εξερευνήστε άλλους πλανήτες όπως η ΑφροδίτηΜεταφορά επιστημονικών οργάνων πάνω ή μέσα στα σύννεφα του πλανήτη για λίγες μέρες ως δοκιμαστική πτήση για μεγαλύτερες, πιο σύνθετες αποστολές.
