By Hafifah Aman قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والاكتشافات العلمية والمزيد.
تم إرسال بالونات شمسية عملاقة في الهواء على ارتفاع 70000 قدم لتسجيل أصوات الستراتوسفير على الأرض – والتقطت الميكروفونات بعض الأصوات غير المتوقعة.
طبقة الستراتوسفير هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي للأرض ، وعند مستواها الأدنى هي طبقة الأوزون ، التي تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية وتبددها ، وفقًا لوكالة ناسا. الهواء الرقيق والجاف لطبقة الستراتوسفير ، حيث تصل الطائرات النفاثة ومناطيد الطقس إلى أقصى ارتفاع لها ، هو طبقة جوية هادئة نسبيًا نادرًا ما تتأثر بالاضطرابات.
انجذب دانيال بومان ، العالم الرئيسي في مختبر سانديا الوطني في نيو مكسيكو ، إلى استكشاف المشهد الصوتي لطبقة الستراتوسفير بعد تقديمه للأصوات منخفضة التردد التي تنتجها البراكين في مدرسة الدراسات العليا. هذه الظاهرة ، التي تسمى الأشعة تحت الصوتية ، غير مسموعة للأذن البشرية.
قام بومان وأصدقاؤه في السابق بتركيب كاميرات على بالونات الطقس “لالتقاط صور للسماء السوداء في الأعلى والأرض في الأسفل” وقاموا ببناء منطادهم الشمسي بنجاح.
اقترح ربط مسجلات الأشعة تحت الحمراء 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 في بالونات الستراتوسفير لمدة نصف قرن ، لذلك تقدمنا إلى الأمام لاستكشاف ما يمكن أن تفعله هذه المنصة الجديدة ، “قال بومان. ليز أستاذ علوم الأرض والمحيطات والبيئة ، ويقوم بإجراء أبحاث في علم الزلازل وعلم البراكين.
يمكن أن تلتقط البالونات أجهزة استشعار أسرع مرتين من الطائرات التجارية.
وقال بومان في رسالة بالبريد الإلكتروني: “في بالوناتنا الشمسية ، سجلنا انفجارات كيميائية ورعد وأمواج المحيط المتلاطمة والطائرات المروحية وأصوات المدينة وإطلاق الصواريخ الإضافية والزلازل وقطارات الشحن والطائرات النفاثة”. “لقد سجلنا أصواتا ، وأصلها غير واضح”.
ونشرت النتائج يوم الخميس الاجتماع 184 للجمعية الصوتية الأمريكية ، شيكاغو.
في تسجيل شاركه بومان من منطاد تابع لوكالة ناسا يدور حول القارة القطبية الجنوبية ، تبدو الموجات فوق الصوتية لتحطم أمواج المحيط وكأنها تنهيدة مستمرة. لكن الانفجارات والصدمات الأخرى مجهولة المصدر.
تحقق من هذا المحتوى التفاعلي على موقع CNN.com
قال بومان إنه في طبقة الستراتوسفير ، “بعض الطائرات لديها إشارات غامضة بالأشعة تحت الحمراء بضع مرات في الساعة ، لكن مصدرها غير معروف تمامًا.”
أجرى بومان ومعاونوه البحث باستخدام بالونات ناسا ومقدمي خدمات طيران آخرين ، لكنهم قرروا بناء بالونات خاصة بهم ، يبلغ قطر كل منها حوالي 19.7 إلى 23 قدمًا (6 إلى 7 أمتار).
يمكن العثور على المواد في متاجر مستلزمات الأجهزة والألعاب النارية ، ويمكن تجميع البالونات في ملعب كرة السلة.
وقال بومان عبر البريد الإلكتروني: “كل بالون مصنوع من بلاستيك الرسام وشريط الشحن وغبار الفحم”. “تكلفتها حوالي 50 دولارًا ، ويمكن لطاقم مكون من شخصين بناء واحد في 3.5 ساعة. إذا أخرجته إلى حقل في يوم مشمس وملأته بالهواء ، فيمكنه حمل حمولة رطل واحد إلى حوالي 70000 قدم.
يتم استخدام غبار الفحم داخل البالونات لتعتيمها ، وعندما يضرب ضوء الشمس البالونات المظلمة ، يسخن الهواء الموجود بداخلها ويطفو. يعني تصميم DIY الرخيص والسهل أنه يمكن للباحثين إطلاق عدة بالونات لجمع أكبر قدر ممكن من البيانات.
منتور ستار للهندسة ذ م م / مختبرات سانديا الوطنية
تم التقاط هذا المنظر لأحد بالونات الهواء الساخن التي تعمل بالطاقة الشمسية في مختبرات سانديا الوطنية على ارتفاع 13 ميلاً (21 كيلومترًا) فوق سطح الأرض.
“بشكل أساسي ، مجموعة من طلاب المدارس الثانوية لديهم إمكانية الوصول إلى صالة الألعاب الرياضية بالمدرسة يمكن صنع بالون شمسيوقال بومان إن هناك أيضًا تطبيق للهاتف الخلوي يسمى RedVox يمكنه تسجيل الموجات فوق الصوتية.
ويقدر بومان أنه أطلق العشرات من البالونات الشمسية لجمع التسجيلات دون الصوتية من عام 2016 إلى أبريل 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) أثناء قطعهم مئات الأميال وهبطوا في مواقع غير مريحة.
كانت أطول رحلة حتى الآن على منطاد الهليوم التابع لوكالة ناسا 44 يومًا ، وسجلت بيانات بقيمة 19 يومًا قبل نفاد البطاريات الموجودة في الميكروفون. وفي الوقت نفسه ، تستمر رحلات المنطاد الشمسي حوالي 14 ساعة في الصيف وتهبط بعد غروب الشمس.
تتمثل ميزة الارتفاع العالي الذي تصل إليه البالونات في انخفاض مستوى الضوضاء وزيادة نطاق الكشف – ويمكن الوصول إلى الأرض بأكملها. لكن البالونات تمثل تحديات للباحثين. طبقة الستراتوسفير هي بيئة قاسية مع تقلبات درجات الحرارة البرية بين الحار والبارد.
قال بومان: “البالونات الشمسية واهية بعض الشيء ، وقد دمرنا القليل منها في الأدغال في محاولة لإطلاقها”. “كان علينا النزول عبر الوديان والجبال للحصول على حمولاتنا. ذات مرة ، هبط زملاؤنا في ولاية أوكلاهوما منطادًا في أحد الحقول ، وقضوا الليل ، ثم أطلقوه مرة أخرى في الهواء ليطير مرة أخرى طوال اليوم!
جعلت الدروس المستفادة من العديد من رحلات المنطاد العملية أسهل إلى حد ما ، ولكن التحدي الأكبر الآن للباحثين هو تحديد الإشارات المسجلة أثناء الرحلات الجوية.
قال بومان: “هناك الكثير من الطائرات التي لديها إشارات لا نفهم أصلها”. “إنهم بالتأكيد عاديون – ربما اضطراب ، أو عاصفة شديدة بعيدة أو نوع من العوامل البشرية – مثل قطار الشحن – لكن في بعض الأحيان يكون من الصعب تحديد ما يحدث بسبب عدم وجود بيانات هناك.”
درست سارة ألبرت ، عالمة الجيوفيزياء في مختبرات سانديا الوطنية ، “قناة الصوت” – مسار عبر الغلاف الجوي يحمل الأصوات على مسافات بعيدة – على الارتفاع الذي يدرسه بومان. ها سجلات التقاط إطلاق الصواريخ وغيرها من التذمر مجهولة الهوية.
مختبرات راندي مونتويا / سانديا الوطنية
أظهر عالما الجيوفيزياء في مختبرات سانديا الوطنية (من اليسار) دانيال بومان وسارة ألبرت مستشعر الأشعة تحت الحمراء والحاوية المستخدمة لحماية المستشعرات من درجات الحرارة القصوى.
قال بومان: “يعلق الصوت في القناة ويتردد صداها حتى يتم تشويهها بالكامل”. “ولكن ما إذا كانت قريبة وهادئة للغاية (مثل الاضطراب) أو بعيدة وبصوت عال (مثل عاصفة بعيدة) لا يزال غير واضح.”
سيستمر بومان وألبرت في دراسة القناة الصوتية المحمولة جواً لمحاولة تحديد مصدر الأصوات في الستراتوسفير – ولماذا تسجلها بعض الطائرات بينما لا تسجلها طائرات أخرى.
يهتم بومان بفهم المشهد الصوتي للستراتوسفير وفتح الميزات الرئيسية مثل التباين عبر الفصول والمواقع.
يمكن استخدام نسخ من هذه البالونات المليئة بالهيليوم يومًا ما استكشف الكواكب الأخرى مثل كوكب الزهرةيعد حمل الأدوات العلمية لأيام فوق أو داخل غيوم الكوكب بمثابة رحلة تجريبية لمهام أكبر وأكثر تعقيدًا.