Âm thanh bắt chước lực hấp dẫn trong thí nghiệm mô phỏng sự đối lưu trong các ngôi sao và hành tinh

Sóng âm thanh đã được sử dụng trong phòng thí nghiệm để bắt chước vai trò của lực hấp dẫn trong việc thúc đẩy sự đối lưu trong các vật thể quay khổng lồ như các ngôi sao và hành tinh. Thử nghiệm mới được tạo bởi Seth Putterman và các đồng nghiệp tại Đại học California Los Angeles và nó cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra các mô hình lưu thông theo hướng trọng lực.

Sự đối lưu trong các hành tinh và ngôi sao đang quay đóng một vai trò quan trọng trong động lực học bên trong của những vật thể khổng lồ này. Ví dụ, ở đây trên Trái đất, sự đối lưu ở lõi ngoài được cho là tạo ra từ trường của hành tinh chúng ta và sự đối lưu trong bầu khí quyển thúc đẩy các kiểu thời tiết. Ở Mặt trời, sự đối lưu được cho là nguyên nhân tạo ra các vết lóa mặt trời.

Một số khía cạnh của sự đối lưu sao và hành tinh rất khó mô phỏng bằng máy tính. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã cố gắng tạo ra các phiên bản nhỏ của sự đối lưu này trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, việc tạo ra một lực hướng tâm với cường độ thích hợp để đóng vai trò của trọng lực đã được chứng minh là một thách thức. Thật vậy, một số nhà nghiên cứu đã đi xa đến mức thực hiện thí nghiệm của họ trên Trạm vũ trụ quốc tế để cố gắng tạo ra một lực hữu ích.

Sưởi ấm bằng lò vi sóng

Trở lại Trái đất, thí nghiệm mới của Putterman và đồng nghiệp sử dụng một bóng đèn hình cầu quay chứa đầy khí lưu huỳnh bị ion hóa yếu. Khí được làm nóng bằng lò vi sóng và điều này làm cho khí ở tâm bầu ấm hơn khí lạnh hơn và đậm đặc hơn ở rìa bầu.

Sau đó, nhóm nghiên cứu điều chỉnh vi sóng để tạo ra sóng âm thanh bên trong bóng đèn. Khi sóng âm truyền qua chất khí, gradien mật độ tạo ra một lực hướng tâm có xu hướng kéo chất khí lạnh ở rìa của bóng đèn về phía tâm – giống như lực hấp dẫn kéo một chất lỏng về phía tâm của một hành tinh.

Các tế bào đối lưu có kích thước bằng Texas làm chói mắt Mặt trời

Khi bóng đèn quay, khí mát di chuyển vào trong được thay thế bằng khí ấm hơn di chuyển về phía mép bóng đèn. Điều này dẫn đến sự hình thành một mô hình tế bào đối lưu xung quanh trục quay của bóng đèn. Bằng cách điều chỉnh cẩn thận thiết lập của họ, nhóm của Putterman có thể tạo ra các mẫu đối lưu đặc biệt, có các tế bào chất lỏng lưu thông bắt chước mạnh mẽ các mẫu được cho là tồn tại trong các ngôi sao và hành tinh.

Bằng cách điều chỉnh kỹ thuật này hơn nữa, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng các nghiên cứu trong tương lai có thể mô phỏng sự đối lưu do trọng lực điều khiển với độ chính xác cao hơn nhiều so với các thiết lập hiện có – giúp họ hiểu rõ hơn về vai trò quan trọng của sự đối lưu trong các hệ thống có sự lưu thông quy mô lớn.

Nghiên cứu được mô tả trong Physical Review Letters.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/sound-mimics-gravity-in-experiment-that-simulates-convection-in-stars-and-planets/