Преди седем години група изследователи откриха нещо странно в небето на Антарктида.
В атмосферата над полярния континент се разпространяват огромни загадъчни вълни. Тези така наречени "инерционно-гравитационни" вълни са колебания на въздуха, образувани от силата на земната гравитация и въртенето на нашата планета.
Тези гравитационни вълни не трябва да се бъркат с гравитационните вълни в космоса, които следват от теорията на относителността на Айнщайн и нямат нищо общо с въздушните движения в атмосферата.
Тези вълни не са необичайни и се срещат често в различни части на земната атмосфера и обикновено изчезват в течение на часове. Но вълните над Антарктида са изненадващо упорити - те се появяваха във всяко наблюдение на изследователите, откакто са открити за пръв път преди години от екип на Университета на Колорадо Боулдър, ръководен от Синцао Чу (Xinzhao Chu).
Тези устойчиви гравитационни вълни (persistent gravity waves) - огромни вълни, които преминават през горната атмосфера на 3- до 10-часови периоди са описани в статия от 2016 г., публикувана в Journal of Geophysical Research: Space Physics от Чу и нейните колеги, разказва phys.org.
Сега чрез комбиниране на наблюдения, теория и модели, същият екип предлага две правдоподобни обяснения за възможните източници на тези вълни, публикувани на 25 юли в списание Journal of Geophysical Research-Atmospheres.
Една от възможностите е тези гигантски устойчиви вълни, простиращи се на хиляди километри в мезосферата, всъщност да произтичат от по-малки вълни в по-долния атмосферен слой, известен като стратосферата.
"Вълните в горната атмосфера са огромни, с хоризонтална дължина от около 2 000 км, а долните, стратосферни вълни са много по-малки - само 400 километра", заяви Джиан Джао (Jian Zhao), доктор по хидрология от екипа на Чу.
Екипът подозира, че когато тези по-ниски, по-малки стратосферни гравитационни вълни се разрушават, задействайки образуването на огромните вълни, които след това стигат до горната атмосфера чрез процес, наречен "генериране на вторична вълна".
Данните от лидара в антарктическата база МакМърдо, които потвърждават този процес, са описани в доклад, публикуван тази година, ръководен от Шарън Вадас (Sharon Vadas), изследовател от Northwest Research Associates и екипа ѝ.
"Това е подобно на морски вълни, които се разбиват на плажа", обяснява Вадас.
Според тази теория ветровете, които се носят в планините в Антарктида, захранват тези гравитационни вълни от по-ниско ниво. На свой ред вълните нарастват и се движат нагоре в атмосферата. След като вълните стигнат до границата между стратосферата и мезосферата, те се разбиват точно както морските вълни на брега, разстилат се широко, създавайки тези вторични гравитационни вълни.
Образуването на вторични вълни е особено устойчиво през зимата и се случва не само в база МакМърдо, но и в средните и високи географски ширини в двете полукълба.
Другата възможност е свързаната с въртящия се полярен вихър или вортекс, зона с ниско налягане, която се върти по часовниковата стрелка и се издига в зимните небеса на Антарктида. Тези бързи, въртящи се ветрове могат или да променят гравитационните вълни от по-ниско ниво, докато се движат нагоре, или да генерират тези вълни сами, обяснява водещият автор Синцао Чу.
Изследователите използват комбинация от моделиране и наблюдения от лидар, лазерна техника за измерване. Лидарът може да определи температурата и плътността в различните части на атмосферата, разкривайки смущенията, причинени от тези вълни. Изследователите могат също така да изчислят енергията и инерцията, които се носят от тези гравитационни вълни.
Гравитационните вълни влияят върху глобалната атмосферна циркулация, която на свой ред влияе върху атмосферните температури и движението на химичните вещества, обяснава Чу пред Live Science.
Но повечето климатични модели не отчитат правилно енергията, пренасяна от тези вълни, отбелязва тя. Например симулираните температури в атмосферната граница между стратосферата и мезосферата над Антарктика са по-студени от наблюдаваните, казва тя. Тази област, наречена стратопауза, е важна за разбирането на въздействието на човечеството върху озона. Без правилни симулации на температурата "не може да се предвиди добре тенденцията на озона", коментира Чу.
