Звук имитирует гравитацию в эксперименте, имитирующем конвекцию в звездах и планетах

Звуковые волны использовались в лаборатории, чтобы имитировать роль, которую гравитация играет в управлении конвекцией в огромных вращающихся телах, таких как звезды и планеты. Новый эксперимент был создан Сет Путтерман и коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и это позволило исследователям создать модели циркуляции, управляемые гравитацией.

Конвекция внутри вращающихся планет и звезд играет важную роль во внутренней динамике этих огромных объектов. Здесь, на Земле, например, считается, что конвекция во внешнем ядре создает магнитное поле нашей планеты, а конвекция в атмосфере определяет погодные условия. Считается, что на Солнце конвекция ответственна за возникновение солнечных вспышек.

Некоторые аспекты звездной и планетарной конвекции трудно смоделировать с помощью компьютеров. Вместо этого исследователи попытались создать небольшие версии этой конвекции в лаборатории. Однако оказалось сложным создать радиальную силу с достаточной силой, чтобы играть роль силы тяжести. Действительно, некоторые исследователи зашли так далеко, что провели эксперимент на Международной космической станции, пытаясь создать полезную силу.

СВЧ-нагрев

Вернувшись на Землю, Путтерман и его коллега в новом эксперименте используют вращающуюся сферическую колбу, заполненную слабоионизированным сернистым газом. Газ нагревается с помощью микроволн, и это приводит к тому, что газ в центре колбы теплее, чем более холодный и плотный газ на краю колбы.

Затем команда модулирует микроволны для создания звуковых волн внутри лампочки. Когда звуковые волны проходят через газ, градиент плотности создает радиальную силу, которая стремится притянуть холодный газ на краю колбы к центру — так же, как гравитация притягивает жидкость к центру планеты.

Конвекционные ячейки размером с Техас ослепляют своей ясностью на Солнце

Когда колба вращается, движущийся внутрь холодный газ заменяется более теплым газом, который движется к краю колбы. Это приводит к образованию структуры конвекционных ячеек, окружающих ось вращения колбы. Тщательно настроив свою установку, команда Путтермана смогла создать характерные модели конвекции, показывая ячейки циркулирующей жидкости, которые сильно имитируют модели, которые, как считается, существуют внутри звезд и планет.

Команда надеется, что дальнейшая адаптация этого метода позволит будущим исследованиям моделировать гравитационную конвекцию с гораздо большей точностью, чем существующие установки, что поможет им лучше понять жизненно важную роль, которую конвекция играет в системах с крупномасштабной циркуляцией.

Исследование описано в Physical Review Letters,.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/