Reģistrējieties CNN brīnumu teorijas zinātnes biļetenam. Izpētiet Visumu ar ziņām par pārsteidzošiem atklājumiem, zinātnes sasniegumiem un daudz ko citu.
Milzīgi saules baloni tika nosūtīti 70 000 pēdu augstumā, lai ierakstītu Zemes stratosfēras skaņas, un mikrofoni uztvēra dažas negaidītas skaņas.
Saskaņā ar NASA datiem stratosfēra ir otrais Zemes atmosfēras slānis, un tās apakšējā līmenī atrodas ozona slānis, kas absorbē un izkliedē saules ultravioleto starojumu. Plānais, sausais stratosfēras gaiss ir vieta, kur reaktīvās lidmašīnas un laikapstākļu baloni sasniedz maksimālo augstumu, un relatīvi mierīgo atmosfēras slāni reti ietekmē turbulence.
Daniels Boumens, Sandia National Laboratories Ņūmeksikā galvenais zinātnieks, ieguva iedvesmu absolventu skolā, lai izpētītu stratosfēras akustisko ainavu pēc tam, kad tika iepazīstināts ar vulkānu radītajām zemas frekvences skaņām. Šo parādību sauc par ultraskaņu, un tā nav dzirdama cilvēka ausij.
Boumens un viņa draugi iepriekš bija uzstādījuši kameras laikapstākļu baloniem, “lai nofotografētu melnās debesis augšā un zemi” un veiksmīgi uzbūvējuši paši savu saules balonu.
Viņš ieteica baloniem piestiprināt infraskaņas ierakstītājus, lai ierakstītu vulkānu skaņas. Bet tad viņš un viņa padomnieks Džonatans Līss no Ziemeļkarolīnas universitātes Čepelhilā saprata: “pusgadsimtu neviens nebija mēģinājis likt mikrofonus uz stratosfēras baloniem, tāpēc mēs koncentrējāmies uz izpēti, ko šī jaunā platforma varētu darīt,” Boumens. teica. Liza ir Zemes, jūras un vides zinātņu profesore, kas pēta seismoloģiju un vulkanoloģiju.
Sensori var uzņemt balonus divreiz augstāk par komerciālajām lidmašīnām.
“Uz mūsu saules baloniem mēs esam ierakstījuši virszemes ķīmiskos sprādzienus un apbedījumus, pērkonu, okeāna viļņus, helikopteru avārijas, pilsētas skaņas, suborbitālo raķešu palaišanu, zemestrīces un, iespējams, pat kravas vilcienus un reaktīvas lidmašīnas,” pa e-pastu sacīja Boumens. “Mēs ierakstījām arī neskaidras izcelsmes skaņas.”
Rezultāti tika izplatīti ceturtdien Amerikas vokālās biedrības 184. sanāksme Čikāgā.
Ieraksts, ko Bowman kopīgoja no NASA balona ap Antarktīdu, satur okeāna viļņu trieciena ultraskaņas, kas izklausās kā nepārtraukta nopūta. Bet citiem grabulīšiem un čaukstēm ir nezināma izcelsme.
Skatieties šo interaktīvo saturu vietnē CNN.com
Stratosfērā “dažos lidojumos dažas reizes stundā notiek noslēpumaini ultraskaņas signāli, taču to avots nav pilnībā zināms,” sacīja Boumens.
Boumens un viņa līdzstrādnieki veica pētījumus, izmantojot NASA un citu kosmosa pakalpojumu sniedzēju balonus, taču nolēma uzbūvēt savus balonus, katrs ar aptuveni 6 līdz 7 metru attālumu.
Izejmateriālus var atrast datortehnikas un uguņošanas veikalos, un balonus var salikt basketbola laukumā.
“Katrs balons ir izgatavots no gleznotāja plastmasas, transportēšanas lentes un kokogļu putekļiem,” pa e-pastu sacīja Boumens. To izgatavošana maksā apmēram 50 USD, un divu cilvēku komanda to var uzbūvēt aptuveni 3,5 stundās. Saulainā dienā to vienkārši izved laukā un piepilda ar gaisu, un tas nesīs mārciņu kravnesības līdz aptuveni 70 000 pēdu augstumam.
Ogļu putekļi tiek izmantoti balonu iekšpusē, lai tos padarītu tumšākus, un, kad saule apspīd balonus, kas kļūst tumšāki, gaiss iekšpusē uzsilst un kļūst peldošs. Lētais un vienkāršais DIY dizains nozīmē, ka pētnieki var atbrīvot vairākus balonus, lai savāktu pēc iespējas vairāk datu.
Daleel Star Engineering LLC / Sandia National Laboratories
Šis skats tika uzņemts no ar saules enerģiju darbināma karstā gaisa balona Sandia National Laboratories aptuveni 13 jūdzes (21 kilometrs) virs Zemes virsmas.
“Tiešām, vidusskolēnu grupai ir pieejama skolas sporta zāle Jūs varētu uzbūvēt saules balonuUn ir arī mobilā lietotne RedVox, kas var ierakstīt ultraskaņas,” sacīja Boumens.
Boumens lēš, ka laikā no 2016. gada līdz šā gada aprīlim viņš palaidis desmitiem saules balonu, lai savāktu infraskaņas ierakstus. Mikrometri, kas sākotnēji bija paredzēti vulkānu uzraudzībai, tika piestiprināti baloniem, lai ierakstītu zemas frekvences skaņas.
Pētnieki izsekoja savus balonus, izmantojot globālo pozicionēšanas sistēmu (GPS), jo tie varēja nobraukt simtiem jūdžu un nolaisties neērtās vietās.
Līdz šim garākais lidojums bija 44 dienas NASA hēlija balonā, kas ierakstīja 19 dienu datus pirms mikrofona bateriju izsīkuma. Tikmēr lidojumi ar saules baloniem vasarā parasti ilgst aptuveni 14 stundas un nolaižas, kad saule noriet.
Balonu sasniegtā lielākā augstuma priekšrocība nozīmē, ka trokšņu līmenis ir zemāks un noteikšanas diapazons ir palielināts – un var sasniegt visu zemi. Taču baloni arī rada izaicinājumus pētniekiem. Stratosfēra ir ekstrēma vide ar savvaļas temperatūras svārstībām starp karstumu un aukstumu.
“Saules baloni ir nedaudz lēni, un mēs dažus iznīcinājām krūmos, kad mēģinājām tos palaist,” sacīja Boumens. “Mums bija jādodas pārgājienā pa kanjoniem un kalniem, lai iegūtu savu kravnesību. Reiz mūsu kolēģiem Oklahomas štata ļaudīm bija balons, kas nolaidās laukā, pavadīja nakti un pēc tam atkal pacēlās gaisā, lai lidotu ar citu. visu dienu!”
Vairāku gaisa balonu lidojumu mācības ir nedaudz atvieglojušas procesu, taču tagad lielākais izaicinājums pētniekiem ir lidojumu laikā reģistrēto signālu identificēšana.
“Ir tik daudz lidojumu, kas nes signālus, ka mēs nesaprotam, no kurienes tie nāk,” sacīja Boumens. “Tas gandrīz noteikti ir ikdienišķs, varbūt turbulences vieta, spēcīga vētra tālumā vai kāda veida cilvēciska lieta, piemēram, kravas vilciens, taču dažreiz ir grūti zināt, kas notiek, jo tur ir tik maz datu.”
Sāra Alberta, Sandia National Laboratories ģeofiziķe, pētīja “akustisko kanālu” – kanālu, kas pārraida skaņas lielos attālumos caur atmosfēru -, kas atrodas Boumena pētījumu augstumos. Ha Ierakstos fiksēti raķešu palaišanas gadījumi Un citas neidentificētas kurnēšanas.
Rendijs Montoija / Sandijas Nacionālās laboratorijas
Sandia National Laboratories ģeofiziķi (no kreisās) Daniels Boumens un Sāra Alberta parāda infraskaņas sensoru un kārbu, ko izmanto, lai aizsargātu sensorus no galējām temperatūras izmaiņām.
“Šī skaņa var būt iesprostoti kanālā un atbalsoties, līdz tā ir pilnībā iestrēgusi,” sacīja Boumens. “Bet vai tas ir tuvu un diezgan kluss (kā nemierīgs punkts) vai tālu un skaļš (kā tāla vētra), vēl nav skaidrs.”
Boumens un Alberts turpinās pētīt atmosfēras akustisko kanālu un mēģināt noteikt, no kurienes nāk stratosfēras dārdoņa, un kāpēc daži lidojumi to ieraksta, bet citi ne.
Bowman vēlas izprast stratosfēras skaņas ainavu un atbloķēt galvenās funkcijas, piemēram, mainīgumu dažādos gadalaikos un vietās.
Kādu dienu var izmantot šo balonu versijas, kas pildītas ar hēliju Izpētiet citas planētas, piemēram, Venērupārnēsājot zinātniskos instrumentus virs planētas mākoņiem vai starp tiem dažas dienas kā izmēģinājuma lidojumu lielākām un sarežģītākām misijām.
