声音在模拟恒星和行星对流的实验中模拟重力

声波已在实验室中用于模拟引力在驱动巨大旋转体（例如恒星和行星）中的对流中所起的作用。 新实验是由 赛斯普特曼 和加州大学洛杉矶分校的同事，它允许研究人员创建重力驱动的循环模式。

旋转行星和恒星内部的对流在这些巨大物体的内部动力学中起着重要作用。 例如，在地球上，外核中的对流被认为会产生我们星球的磁场，而大气中的对流会驱动天气模式。 在太阳中，对流被认为是造成太阳耀斑的原因。

恒星和行星对流的某些方面很难用计算机模拟。 相反，研究人员试图在实验室中创建这种对流的小型版本。 然而，事实证明，创建具有适当强度的径向力来发挥重力作用具有挑战性。 事实上，一些研究人员甚至在国际空间站上进行实验，试图创造一种有用的力量。

微波加热

回到地球上，普特曼和同事的新实验使用了一个旋转的球形灯泡，里面充满了弱电离的硫气体。 使用微波加热气体，这会导致灯泡中心的气体比灯泡边缘温度更低、密度更大的气体温度更高。

然后，该团队调制微波以在灯泡内产生声波。 当声波穿过气体时，密度梯度会产生径向力，倾向于将灯泡边缘的冷气体拉向中心——就像重力将流体拉向行星中心一样。

得克萨斯州大小的对流细胞在太阳上清晰可见

当灯泡旋转时，向内移动的冷气体被向灯泡边缘移动的较暖气体所取代。 这导致形成围绕灯泡旋转轴的对流单元模式。 通过仔细调整他们的设置，Putterman 的团队可以产生独特的对流模式，其特点是循环流体细胞强烈模仿据信存在于恒星和行星中的模式。

通过进一步采用这项技术，该团队希望未来的研究能够比现有设置更准确地模拟重力驱动的对流——帮助他们更好地理解对流在具有大规模循环的系统中所起的重要作用。

该研究描述于 “物理评论快报”.

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