Heli jäljendab gravitatsiooni katses, mis simuleerib tähtede ja planeetide konvektsiooni

Laboris on kasutatud helilaineid, et jäljendada gravitatsiooni rolli konvektsiooni juhtimisel tohututes pöörlevates kehades, nagu tähed ja planeedid. Uue katse lõi Seth Putterman ja kolleegid California Los Angelese ülikoolist ning see võimaldas teadlastel luua gravitatsioonipõhiseid ringlusmustreid.

Pöörlevate planeetide ja tähtede konvektsioon mängib nende tohutute objektide sisemises dünaamikas olulist rolli. Näiteks siin Maal arvatakse, et konvektsioon välissüdamikus loob meie planeedi magnetvälja ja konvektsioon atmosfääris juhib ilmastikumustreid. Päikesel arvatakse, et konvektsioon vastutab päikesekiirte tekke eest.

Mõnda tähtede ja planeetide konvektsiooni aspekte on arvutite abil raske simuleerida. Selle asemel on teadlased proovinud luua laboris selle konvektsiooni väikeseid versioone. Siiski on osutunud keeruliseks luua sobiva tugevusega radiaalne jõud, et täita gravitatsiooni rolli. Tõepoolest, mõned teadlased on läinud nii kaugele, et on teinud oma katse rahvusvahelises kosmosejaamas, et püüda luua kasulikku jõudu.

Mikrolaineahjus küte

Maa peale tagasi tulles kasutab Putterman ja tema kolleegi uus katse pöörlevat sfäärilist pirni, mis on täidetud nõrgalt ioniseeritud väävelgaasiga. Gaasi kuumutatakse mikrolainete abil ja see põhjustab pirni keskel oleva gaasi soojenemist kui jahedamat ja tihedamat gaasi pirni servas.

Seejärel moduleerib meeskond mikrolaineid, et tekitada pirni sees helilaineid. Kui helilained läbivad gaasi, tekitab tihedusgradient radiaalse jõu, mis kipub pirni servas olevat jahedat gaasi tsentri poole tõmbama – täpselt nagu gravitatsioon tõmbab vedelikku planeedi keskpunkti poole.

Texase suurused konvektsioonirakud pimestavad Päikesel selgusega

Pirni pöörlemisel asendub sissepoole liikuv jahe gaas soojema gaasiga, mis liigub pirni serva poole. Selle tulemusena moodustub pirni pöörlemistelge ümbritsev konvektsioonirakkude muster. Nende seadistust hoolikalt häälestades võib Puttermani meeskond luua eristavaid konvektsioonimustreid, mis sisaldavad ringleva vedeliku rakke, mis jäljendavad tugevalt mustreid, mis arvatakse eksisteerivat tähtedel ja planeetidel.

Seda tehnikat edasi kohandades loodab meeskond, et tulevased uuringud võiksid simuleerida gravitatsioonipõhist konvektsiooni palju suurema täpsusega kui olemasolevad seadistused, aidates neil paremini mõista konvektsiooni olulist rolli laiaulatusliku tsirkulatsiooniga süsteemides.

Uuringut kirjeldatakse artiklis Physical Review Letters.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/