Ääni jäljittelee painovoimaa kokeessa, joka simuloi konvektiota tähtissä ja planeetoissa

Ääniaaltoja on käytetty laboratoriossa jäljittelemään painovoiman roolia konvektion ohjaamisessa valtavissa pyörivissä kappaleissa, kuten tähdissä ja planeetoissa. Uuden kokeilun loi Seth Putterman ja kollegansa Kalifornian yliopistossa Los Angelesissa, ja se antoi tutkijoille mahdollisuuden luoda painovoimaan perustuvia kiertokulkumalleja.

Konvektiolla pyörivien planeettojen ja tähtien sisällä on tärkeä rooli näiden valtavien esineiden sisäisessä dynamiikassa. Esimerkiksi täällä maan päällä ulkoytimen konvektion uskotaan luovan planeettamme magneettikentän ja ilmakehän konvektio ohjaa sääkuvioita. Auringossa konvektion uskotaan olevan vastuussa auringonpurkausten synnystä.

Joitakin tähtien ja planeettojen konvektiota on vaikea simuloida tietokoneilla. Sen sijaan tutkijat ovat yrittäneet luoda pieniä versioita tästä konvektiosta laboratoriossa. On kuitenkin osoittautunut haastavaksi luoda säteittäinen voima, jolla on riittävä voimakkuus painovoiman rooliin. Itse asiassa jotkut tutkijat ovat menneet niin pitkälle, että ovat tehneet kokeensa kansainvälisellä avaruusasemalla yrittääkseen luoda hyödyllisen voiman.

Mikroaaltouuni

Takaisin maan päälle, Putterman ja kollegansa uusi koe käyttää pyörivää pallomaista polttimoa, joka on täytetty heikosti ionisoidulla rikkikaasulla. Kaasu lämmitetään mikroaalloilla, jolloin polttimon keskellä oleva kaasu on lämpimämpää kuin polttimon reunassa oleva viileämpi ja tiheämpi kaasu.

Tämän jälkeen tiimi moduloi mikroaaltoja ääniaaltojen luomiseksi lampun sisällä. Kun ääniaallot kulkevat kaasun läpi, tiheysgradientti luo säteittäisen voiman, joka pyrkii vetämään kylmää kaasua lampun reunassa kohti keskustaa - aivan kuten painovoima vetää nestettä kohti planeetan keskustaa.

Teksasin kokoiset konvektiosolut häikäisevät kirkkaudella Auringossa

Lampun pyöriessä sisäänpäin liikkuva kylmä kaasu korvataan lämpimämmällä kaasulla, joka liikkuu kohti polttimon reunaa. Tämä johtaa konvektiosolujen kuvion muodostumiseen, joka ympäröi sipulin pyörimisakselia. Huolellisesti säätämällä Puttermanin tiimi pystyi luomaan erottuvia konvektiokuvioita, joissa on kiertävän nesteen soluja, jotka jäljittelevät voimakkaasti tähtien ja planeettojen uskottuja kuvioita.

Mukauttamalla tätä tekniikkaa edelleen, ryhmä toivoo, että tulevat tutkimukset voisivat simuloida painovoiman ohjaamaa konvektiota paljon suuremmalla tarkkuudella kuin nykyiset asetukset - auttamaan heitä ymmärtämään paremmin konvektion tärkeää roolia järjestelmissä, joissa on laajamittainen kierto.

Tutkimusta kuvataan Fyysisen tarkastelun kirjaimet.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/