قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
تم إرسال بالونات شمسية عملاقة في الهواء على ارتفاع 70000 قدم لتسجيل الأصوات من طبقة الستراتوسفير على الأرض – والتقطت الميكروفونات أصواتًا غير متوقعة.
طبقة الستراتوسفير هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي للأرض ، ويحتوي مستواها الأدنى على طبقة الأوزون التي تمتص وتبعثر الأشعة فوق البنفسجية من الشمس ، وفقًا لوكالة ناسا. الهواء الرقيق والجاف للستراتوسفير هو المكان الذي تصل فيه الطائرات النفاثة ومناطيد الطقس إلى أقصى ارتفاع لها ، ونادرًا ما تتأثر طبقة الغلاف الجوي الهادئة نسبيًا بالاضطرابات.
دانيال بومان ، كبير العلماء في مختبرات سانديا الوطنية في نيو مكسيكو ، كان مصدر إلهام له في كلية الدراسات العليا لاستكشاف المشهد الصوتي لطبقة الستراتوسفير بعد تقديمه للأصوات منخفضة التردد التي تولدها البراكين. تُعرف هذه الظاهرة باسم الموجات فوق الصوتية ، وهي غير مسموعة للأذن البشرية.
كان بومان وأصدقاؤه قد حملوا كاميرات في السابق على بالونات الطقس “لالتقاط صور للسماء المظلمة في الأعلى والأرض في الأسفل” وقاموا ببناء منطادهم الشمسي بنجاح.
واقترح إرفاق مسجلات الأشعة دون الصوتية بالبالونات لتسجيل أصوات البراكين. ولكن بعد ذلك ، أدرك هو ومستشاره جوناثان ليس من جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل أنه لم يحاول أحد وضع الميكروفونات على بالونات الستراتوسفير لمدة نصف قرن ، لذلك ركزنا على استكشاف ما يمكن أن تفعله هذه المنصة الجديدة ، “بومان قال. ليز أستاذ علوم الأرض والبحار والبيئة الذي يدرس علم الزلازل والبراكين.
يمكن أن تأخذ البالونات أجهزة استشعار ضعف ارتفاع الطائرات التجارية.
قال بومان عبر البريد الإلكتروني: “على بالوناتنا الشمسية ، سجلنا انفجارات كيميائية سطحية ودفن ، والرعد ، وتصادم أمواج المحيط ، وطائرات المروحة ، وأصوات المدينة ، وإطلاق الصواريخ دون المدارية ، والزلازل ، وربما حتى قطارات الشحن والطائرات النفاثة”. “لقد سجلنا أيضًا أصواتًا مصدرها غير واضح”.
تمت مشاركة النتائج يوم الخميس في الاجتماع 184 للجمعية الصوتية الأمريكية في شيكاغو.
يحتوي التسجيل الذي شاركه بومان من منطاد ناسا حول القارة القطبية الجنوبية على الموجات فوق الصوتية لتصادم أمواج المحيط ، والتي تبدو وكأنها تنهيدة مستمرة. لكن الخشخشة والحفيف الأخرى لها أصول غير معروفة.
شاهد هذا المحتوى التفاعلي على موقع CNN.com
وقال بومان في طبقة الستراتوسفير ، “هناك إشارات غامضة بالموجات فوق الصوتية تحدث بضع مرات في الساعة في بعض الرحلات الجوية ، لكن مصدرها غير معروف تمامًا”.
أجرى بومان ومعاونوه بحثًا باستخدام بالونات من وكالة ناسا وبائعي الرحلات الآخرين ، لكنهم قرروا بناء بالونات خاصة بهم ، يبلغ قطر كل منها حوالي 19.7 إلى 23 قدمًا (6 إلى 7 أمتار).
يمكن العثور على الإمدادات في متاجر الأجهزة ومتاجر مستلزمات الألعاب النارية ، ويمكن تجميع البالونات في ملعب كرة السلة.
قال بومان عبر البريد الإلكتروني: “كل بالون مصنوع من بلاستيك الرسام وشريط الشحن وغبار الفحم”. تكلفتها حوالي 50 دولارًا ، ويمكن لفريق من شخصين بناء واحدة في حوالي 3.5 ساعة. فقط اصطحبها إلى حقل في يوم مشمس واملأه بالهواء ، وستحمل رطلًا من الحمولة إلى حوالي 70000 قدم.
يتم استخدام غبار الفحم داخل البالونات لتغميقها ، وعندما تشرق الشمس على البالونات الداكنة ، يسخن الهواء بالداخل ويصبح طافيًا. يعني تصميم DIY غير المكلف والسهل أن الباحثين يمكنهم إطلاق العديد من البالونات لجمع أكبر قدر ممكن من البيانات.
دليل ستار للهندسة ذ م م / مختبرات سانديا الوطنية
تم التقاط هذا المنظر لأحد بالونات الهواء الساخن التي تعمل بالطاقة الشمسية في مختبرات سانديا الوطنية من ارتفاع حوالي 13 ميلاً (21 كيلومترًا) فوق سطح الأرض.
“حقًا ، مجموعة من أطفال المدارس الثانوية يمكنهم الوصول إلى صالة الألعاب الرياضية بالمدرسة يمكن أن تبني منطادًا شمسيًاوهناك أيضًا تطبيق للهاتف المحمول يسمى RedVox يمكنه تسجيل الموجات فوق الصوتية “، قال بومان.
قدر بومان أنه أطلق عدة عشرات من البالونات الشمسية لجمع التسجيلات دون الصوتية بين عامي 2016 وأبريل من هذا العام. تم ربط المقاييس الدقيقة ، المصممة أصلاً لرصد البراكين ، بالبالونات لتسجيل الأصوات منخفضة التردد.
قام الباحثون بتتبع بالوناتهم باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لأنهم يستطيعون السفر مئات الأميال والهبوط في أماكن غير ملائمة.
استغرقت أطول رحلة حتى الآن 44 يومًا على متن بالون الهيليوم التابع لوكالة ناسا ، والذي سجل 19 يومًا من البيانات قبل نفاد بطاريات الميكروفون. وفي الوقت نفسه ، تميل رحلات المنطاد الشمسي إلى أن تستمر حوالي 14 ساعة خلال فصل الصيف وتهبط بمجرد غروب الشمس.
تعني ميزة الارتفاع العالي الذي تصل إليه البالونات أن مستويات الضوضاء أقل وأن نطاق الكشف يزداد – ويمكن الوصول إلى الأرض بأكملها. لكن البالونات تمثل أيضًا تحديات للباحثين. طبقة الستراتوسفير هي بيئة قاسية مع تقلبات شديدة في درجات الحرارة بين الحار والبارد.
قال بومان: “إن البالونات الشمسية بطيئة بعض الشيء ، وقد دمرنا القليل منها على الأدغال في محاولة لإطلاقها”. كان علينا النزول إلى الوديان وعبور الجبال لاستعادة حمولاتنا. ذات مرة ، هبط زملاؤنا في ولاية أوكلاهوما منطادًا في أحد الحقول ، وبقوا طوال الليل ، ثم قفزوا مرة أخرى في الهواء ليطيروا ليوم كامل آخر! »
جعلت الدروس المستفادة من العديد من رحلات المنطاد العملية أسهل إلى حد ما ، ولكن التحدي الأكبر للباحثين الآن هو تحديد الإشارات المسجلة أثناء الرحلات الجوية.
قال بومان: “هناك العديد من الرحلات التي تحمل إشارات أننا لا نفهم أصلها”. “من شبه المؤكد أنها غير ملحوظة ، ربما منطقة مضطربة ، أو عاصفة شديدة بعيدة ، أو نوعًا من الأشياء البشرية مثل قطار الشحن – لكن في بعض الأحيان يكون من الصعب معرفة ما يحدث بسبب نقص البيانات هناك. – عالي.”
درست سارة ألبرت ، عالمة الجيوفيزياء في مختبرات سانديا الوطنية ، “قناة صوتية” – قناة تحمل الأصوات لمسافات كبيرة عبر الغلاف الجوي – تقع على ارتفاعات درسها بومان. ها تسجيلات استولت على إطلاق الصواريخ وغيرها من قعقعة مجهولة الهوية.
مختبرات راندي مونتويا / سانديا الوطنية
الجيوفيزيائيين في مختبرات سانديا الوطنية (من اليسار إلى اليمين) دانيال بومان وسارة ألبرت يعرضان مستشعرًا بالأشعة دون الصوتية والمبيت المستخدم لحماية المستشعرات من درجات الحرارة القصوى.
قال بومان: “قد يعلق الصوت في القناة ويتردد صدى حتى يتم خلطه تمامًا”. “لكن ما إذا كانت قريبة وهادئة إلى حد ما (مثل منطقة مضطربة) أو بعيدة وقوية (مثل عاصفة بعيدة) لا يزال غير واضح.”
سيستمر بومان وألبرت في التحقيق في القناة الصوتية المحمولة جواً ومحاولة تحديد مصدر قرقرة الستراتوسفير – ولماذا تسجلها بعض الرحلات بينما لا تسجلها أخرى.
يتوق بومان إلى فهم المشهد الصوتي للستراتوسفير وإلغاء قفل الميزات الرئيسية ، مثل التباين عبر المواسم والمواقع.
من المحتمل أن يتم استخدام إصدارات هذه البالونات المليئة بالهيليوم يومًا ما استكشف الكواكب الأخرى مثل كوكب الزهرةحمل أدوات علمية فوق أو داخل غيوم الكوكب لبضعة أيام كرحلة تجريبية لمهام أكبر وأكثر تعقيدًا.