เสียงเลียนแบบแรงโน้มถ่วงในการทดลองที่จำลองการพาความร้อนในดวงดาวและดาวเคราะห์ต่างๆ

คลื่นเสียงถูกนำมาใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อเลียนแบบบทบาทที่แรงโน้มถ่วงมีต่อการขับเคลื่อนการพาความร้อนในวัตถุที่หมุนรอบตัวขนาดใหญ่ เช่น ดวงดาวและดาวเคราะห์ การทดลองใหม่ถูกสร้างขึ้นโดย เซธ พัตเตอร์แมน และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลีส และอนุญาตให้นักวิจัยสร้างรูปแบบการไหลเวียนที่ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วง

การพาความร้อนภายในดาวเคราะห์และดวงดาวที่หมุนรอบตัวมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงภายในของวัตถุขนาดใหญ่เหล่านี้ ตัวอย่างเช่น บนโลกนี้ เชื่อกันว่าการพาความร้อนในแกนกลางชั้นนอกจะสร้างสนามแม่เหล็กของโลก และการพาความร้อนในชั้นบรรยากาศจะขับเคลื่อนรูปแบบสภาพอากาศ ในดวงอาทิตย์ เชื่อกันว่าการพาความร้อนมีส่วนทำให้เกิดเปลวสุริยะ

ลักษณะบางประการของการพาความร้อนของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์เป็นเรื่องยากที่จะจำลองโดยใช้คอมพิวเตอร์ นักวิจัยได้พยายามสร้างการพาความร้อนเวอร์ชันขนาดเล็กในห้องทดลองแทน อย่างไรก็ตาม การสร้างแรงในแนวรัศมีที่มีความแรงที่เหมาะสมเพื่อทำหน้าที่เป็นแรงโน้มถ่วงได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องที่ท้าทาย อันที่จริง นักวิจัยบางคนได้ไปไกลถึงขั้นทำการทดลองบนสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อพยายามสร้างพลังที่มีประโยชน์

เครื่องทำความร้อนด้วยไมโครเวฟ

เมื่อกลับมายังโลก การทดลองใหม่ของพัตเตอร์แมนและเพื่อนร่วมงานใช้กระเปาะทรงกลมหมุนได้ซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซซัลเฟอร์ที่แตกตัวเป็นไอออนอ่อน ก๊าซถูกให้ความร้อนโดยใช้ไมโครเวฟ และทำให้ก๊าซที่อยู่ตรงกลางกระเปาะอุ่นกว่าก๊าซที่เย็นกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่าที่ขอบของกระเปาะ

จากนั้นทีมงานจะปรับคลื่นไมโครเวฟเพื่อสร้างคลื่นเสียงภายในหลอดไฟ เมื่อคลื่นเสียงผ่านแก๊ส เกรเดียนต์ของความหนาแน่นจะสร้างแรงในแนวรัศมีที่มีแนวโน้มที่จะดึงก๊าซเย็นที่ขอบกระเปาะเข้าหาศูนย์กลาง เช่นเดียวกับที่แรงโน้มถ่วงดึงของเหลวเข้าหาศูนย์กลางของดาวเคราะห์

เซลล์พาความร้อนขนาดเท่าเท็กซัสทำให้ตาพร่าด้วยความชัดเจนบนดวงอาทิตย์

ขณะที่หลอดไฟหมุน ก๊าซเย็นที่เคลื่อนที่เข้าด้านในจะถูกแทนที่ด้วยก๊าซอุ่นที่เคลื่อนไปทางขอบของหลอดไฟ ซึ่งส่งผลให้เกิดรูปแบบของเซลล์การพาความร้อนรอบๆ แกนการหมุนของกระเปาะ ด้วยการปรับการตั้งค่าอย่างระมัดระวัง ทีมของพัตเตอร์แมนสามารถสร้างรูปแบบการพาความร้อนที่โดดเด่น โดยมีเซลล์ของของเหลวหมุนเวียนที่เลียนแบบรูปแบบที่เชื่อว่ามีอยู่ภายในดาวฤกษ์และดาวเคราะห์อย่างมาก

ด้วยการปรับเทคนิคนี้เพิ่มเติม ทีมงานหวังว่าการศึกษาในอนาคตจะสามารถจำลองการพาความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยแรงโน้มถ่วงได้อย่างแม่นยำมากกว่าการตั้งค่าที่มีอยู่ ช่วยให้พวกเขาเข้าใจถึงบทบาทที่สำคัญของการพาความร้อนในระบบที่มีการไหลเวียนขนาดใหญ่ได้ดียิ่งขึ้น

งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/