恒星や惑星の対流をシミュレートする実験で音は重力を模倣する

研究所では、恒星や惑星などの巨大な回転体の対流を促進する際に重力が果たす役割を模倣するために、音波が使用されてきました。 新しい実験はによって作成されました セス・パターマン カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究者らは、重力駆動の循環パターンを作成することを研究者に許可しました。

回転する惑星や恒星内の対流は、これらの巨大な天体の内部ダイナミクスにおいて重要な役割を果たしています。 たとえば、ここ地球では、外核の対流が地球の磁場を作り出し、大気の対流が気象パターンを動かすと考えられています。 太陽では、対流が太陽フレアの原因であると考えられています。

恒星と惑星の対流の一部の側面は、コンピューターを使用してシミュレートするのが困難です。 代わりに、研究者は実験室でこの対流の小さなバージョンを作成しようとしました。 しかし、重力の役割を果たすのに適切な強さのラジアル フォースを作成することは困難であることがわかっています。 実際、一部の研究者は、国際宇宙ステーションで実験を行って、有用な力を生み出そうとしています.

マイクロ波加熱

地球に戻って、パターマンと同僚の新しい実験では、弱くイオン化された硫黄ガスで満たされた回転する球形電球を使用します。 ガスはマイクロ波を使用して加熱され、これにより、バルブの中央にあるガスが、バルブの端にある冷たくて密度の高いガスよりも暖かくなります。

次に、チームはマイクロ波を変調して、電球内に音波を作成します。 音波がガスを通過すると、重力が惑星の中心に向かって流体を引き寄せるように、密度勾配によって、球根の端にある冷たいガスが中心に向かって引き寄せられる半径方向の力が生じます。

テキサスほどの大きさの対流セルが、太陽を明るく照らします。

電球が回転すると、内側に移動する冷たいガスが、電球の端に向かって移動する暖かいガスに置き換えられます。 これにより、バルブの回転軸を取り囲む対流セルのパターンが形成されます。 慎重にセットアップを調整することで、Putterman のチームは、星や惑星内に存在すると考えられているパターンを強く模倣する循環流体のセルを特徴とする、独特の対流パターンを生成することができました。

この手法をさらに適応させることで、チームは、将来の研究で重力による対流を既存のセットアップよりもはるかに正確にシミュレートできるようになり、大規模な循環を持つシステムで対流が果たす重要な役割をよりよく理解できるようになることを期待しています。

研究はで説明されています Physical Review Lettersに.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/