Физики использовали звуковые волны, чтобы придать крошечному солнцу собственный вид гравитации
У ученых возникает проблема, когда дело доходит до моделирования космических событий в лабораториях: гравитация Земли имеет тенденцию мешать, что затрудняет воспроизведение среды вдали от нашей планеты.
Недавно предложенное решение занимает в виде крошечного стеклянного шарика диаметром всего 3 сантиметра (чуть больше дюйма). Несмотря на свой размер, шар довольно хорошо имитирует основные силы, окружающие гигантские планеты и звезды.
Используя звуковые волны вместо сил гравитации, исследователи могут собирать важные данные о формировании и поведении космической погоды. например, солнечные вспышки, которые могут повлиять на космические полеты, спутники и жизнь на Земле.
«Звуковые поля действуют как гравитация, по крайней мере, когда речь идет о конвекции в газе», — говорит физик Джон Кулакис. из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA).
«Используя звук, генерируемый микроволнами, в сферической колбе с горячей плазмой, мы получили гравитационное поле, которое в 1000 раз сильнее, чем гравитация Земли. «
Сернистый газ внутри шара был нагрет до температуры 5000 градусов по Фаренгейту (это 2760 градусов по Цельсию) для создания звуковых волн, которые действовали как чрезвычайно сильное гравитационное притяжение, создавая токи в горячем, слабо ионизированном газ (или плазма).
Конечным результатом стала плазменная конвекция, при которой газ охлаждается по мере приближения к поверхности тела, например планета, прежде чем упасть обратно к ядру, где она снова нагревается и снова поднимается. Текущий газ создает собственное магнитное поле, которое в звездах формирует основы различных форм космической погоды.
Многие условия внутри стеклянного шара, например способ удержания самой горячей плазмы в центр сферы, напоминал механизмы, которые, как предполагается, происходят в звездах. Такой результат раньше было очень трудно воссоздать в лаборатории, но теперь его удалось запечатлеть на камеру.
«Люди были настолько заинтересованы в попытке смоделировать сферическую конвекцию с помощью лабораторных экспериментов, что даже поставили эксперимент. в космическом челноке, потому что они не могли создать достаточно сильное центральное силовое поле на земле», — говорит физик Сет Путтерман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
На самом деле в основе исследования лежит изучение ламп, звука , и горячие шары газа, а не что-либо, имеющее прямое отношение к космосу. Эта вновь обретенная способность управлять движением плазмы с помощью акустической энергии может быть полезна и в ряде других областей, включая изучение нашей собственной планеты.
Следующим шагом для команды является расширение масштабов эксперимента. поэтому он более точно соответствует условиям в космосе (особенно с точки зрения температуры) и исследует другие аспекты моделирования. По сути, команде нужно более подробно изучить эксперимент и продлить его.
Сейчас существуют некоторые типы конвекционного поведения, которые мы наблюдаем вокруг звезд и планет, которые слишком сложно понять. воспроизводиться даже на самых мощных компьютерах. При дальнейшем развитии этот тип эксперимента мог бы взяться за дело.
«Мы показали, что наша система звука, генерируемого микроволнами, создает настолько сильную гравитацию, что гравитация Земли не имеет значения», – говорит Путтерман. . «Нам больше не нужно летать в космос, чтобы проводить эти эксперименты».
Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
