별과 행성의 대류를 시뮬레이션하는 실험에서 소리가 중력을 모방합니다.

별이나 행성과 같은 거대한 회전체에서 대류를 유도하는 중력의 역할을 모방하기 위해 실험실에서 음파가 사용되었습니다. 새로운 실험은 다음에 의해 만들어졌습니다. 세스 퍼터먼 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스의 동료 연구진은 이를 통해 중력에 의한 순환 패턴을 만들 수 있었습니다.

회전하는 행성과 별 내의 대류는 이러한 거대한 물체의 내부 역학에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 여기 지구에서는 외핵의 대류가 지구의 자기장을 생성하고 대기의 대류가 날씨 패턴을 주도한다고 믿어집니다. 태양에서는 대류가 태양 플레어를 생성하는 것으로 여겨집니다.

항성 및 행성 대류의 일부 측면은 컴퓨터를 사용하여 시뮬레이션하기가 어렵습니다. 대신, 연구자들은 실험실에서 이 대류의 작은 버전을 만들려고 노력했습니다. 그러나 중력의 역할을 수행하기 위해 적절한 강도로 방사형 힘을 생성하는 것은 어려운 것으로 입증되었습니다. 실제로 일부 연구자들은 유용한 힘을 만들기 위해 국제 우주 정거장에서 실험을 하기까지 했습니다.

전자레인지 가열

지구로 돌아온 Putterman과 동료의 새로운 실험은 약하게 이온화된 황 가스로 채워진 회전하는 구형 전구를 사용합니다. 가스는 마이크로파를 사용하여 가열되며 이로 인해 전구 중앙의 가스가 전구 가장자리의 더 차갑고 밀도가 높은 가스보다 따뜻해집니다.

그런 다음 팀은 전자레인지를 변조하여 전구 내부에 음파를 생성합니다. 음파가 가스를 통과할 때 밀도 구배는 전구 가장자리에 있는 차가운 가스를 중심을 향해 끌어당기는 경향이 있는 방사형 힘을 생성합니다. 마치 중력이 유체를 행성의 중심을 향해 끌어당기는 것과 같습니다.

텍사스만한 크기의 대류 셀은 태양에서도 눈부시게 빛납니다.

전구가 회전함에 따라 안쪽으로 이동하는 차가운 가스는 전구 가장자리를 향해 이동하는 따뜻한 가스로 대체됩니다. 이로 인해 전구의 회전축을 둘러싸는 대류 세포 패턴이 형성됩니다. Putterman 팀은 설정을 주의 깊게 조정함으로써 별과 행성 내에 존재한다고 믿어지는 패턴을 강력하게 모방하는 순환 유체 세포를 특징으로 하는 독특한 대류 패턴을 생성할 수 있었습니다.

팀은 이 기술을 더욱 적용함으로써 향후 연구에서 기존 설정보다 훨씬 더 정확하게 중력에 의한 대류를 시뮬레이션하여 대규모 순환이 있는 시스템에서 대류가 수행하는 중요한 역할을 더 잘 이해하는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters).

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