Geluid bootst de zwaartekracht na in een experiment dat convectie in sterren en planeten simuleert

In het laboratorium zijn geluidsgolven gebruikt om de rol na te bootsen die de zwaartekracht speelt bij het aandrijven van convectie in enorme roterende lichamen zoals sterren en planeten. Het nieuwe experiment is gemaakt door Seth Putterman en collega's van de Universiteit van Californië in Los Angeles en het stelde de onderzoekers in staat door zwaartekracht aangedreven circulatiepatronen te creëren.

Convectie binnen roterende planeten en sterren speelt een belangrijke rol in de interne dynamiek van deze enorme objecten. Hier op aarde wordt bijvoorbeeld aangenomen dat convectie in de buitenste kern het magnetische veld van onze planeet creëert, terwijl convectie in de atmosfeer de weerpatronen aanstuurt. In de zon wordt aangenomen dat convectie verantwoordelijk is voor het ontstaan ​​van zonnevlammen.

Sommige aspecten van stellaire en planetaire convectie zijn moeilijk te simuleren met behulp van computers. In plaats daarvan hebben onderzoekers geprobeerd kleine versies van deze convectie in het laboratorium te creëren. Het is echter een uitdaging gebleken om een ​​radiale kracht te creëren met de juiste sterkte om de rol van de zwaartekracht te spelen. Sommige onderzoekers zijn zelfs zo ver gegaan dat ze hun experimenten op het Internationale Ruimtestation hebben uitgevoerd in een poging een nuttige kracht te creëren.

Magnetron verwarming

Terug op aarde maken Putterman en collega's bij hun nieuwe experiment gebruik van een roterende bolvormige bol die gevuld is met een zwak geïoniseerd zwavelgas. Het gas wordt verwarmd met behulp van microgolven en dit zorgt ervoor dat het gas in het midden van de bol warmer is dan het koelere en dichtere gas aan de rand van de bol.

Het team moduleert vervolgens de microgolven om geluidsgolven in de lamp te creëren. Terwijl de geluidsgolven door het gas gaan, creëert de dichtheidsgradiënt een radiale kracht die de neiging heeft het koele gas aan de rand van de bol naar het midden te trekken – net zoals de zwaartekracht een vloeistof naar het midden van een planeet trekt.

Convectiecellen ter grootte van Texas verblinden met helderheid op de zon

Terwijl de bol draait, wordt het naar binnen bewegende, koele gas vervangen door warmer gas dat naar de rand van de bol beweegt. Dit resulteert in de vorming van een patroon van convectiecellen die de rotatieas van de lamp omringen. Door hun opstelling zorgvuldig af te stemmen, kon het team van Putterman onderscheidende convectiepatronen genereren, met cellen van circulerende vloeistof die de patronen sterk nabootsen waarvan wordt aangenomen dat ze in sterren en planeten voorkomen.

Door deze techniek verder aan te passen hoopt het team dat toekomstige studies door zwaartekracht aangedreven convectie met veel grotere nauwkeurigheid kunnen simuleren dan bestaande opstellingen, waardoor ze de cruciale rol die convectie speelt in systemen met grootschalige circulatie beter kunnen begrijpen.

Het onderzoek is beschreven in Physical Review Letters.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/