מקורות האדוות המסתוריות נקרא כוח משיכה גלים מעל שמי אנטארקטיקה התגלו לראשונה
מדענים גילו כוח משיכה גלים מעל של אנטארקטיקה שמים בשנת 2016. גלי כבידה, שלא ידוע קודם לכן, אופייניים לאדוות גדולות השוטפות ללא הרף את האטמוספירה העליונה של אנטארקטיקה תוך 3-10 שעות. גלים אלו ידועים כמתרחשים לעתים קרובות ומתפשטים על פני האטמוספירה של כדור הארץ וכן שהם נוטים להיעלם לאחר משך הזמן. עם זאת, מעל אנטארקטיקה גלים אלה מתמשכים מאוד כפי שניתן לראות בתצפיות תקופתיות של מדענים. אלה כונו 'גלי כבידה' מכיוון שהם נוצרו בעיקר מכוח כדור הארץ כוח משיכה והסיבוב שלו והם השתרעו על פני 3000 קילומטרים בשכבת המזוספרה. השכבות העיקריות של האטמוספירה של כדור הארץ הן הטרופוספירה, הסטרטוספירה, המזוספרה והתרמוספירה, כשהן השכבה הרחוקה ביותר למעלה. בשלב זה של 2016, החוקרים עדיין לא הצליחו להבין את מקורם של הגלים הללו. עם זאת, חיוני להצביע על מקורותיהם של גלי הכבידה כדי להבין את הקשרים בין שכבות שונות באטמוספירה של כדור הארץ, מה שיוכל לספק לנו מידע רב ערך על האופן שבו האוויר מסתובב סביבנו כוכב לכת.
מעקב אחר מקורות גלי הכבידה
במחקר שפורסם ב Journal of Geophysical Research, אותה קבוצת חוקרים שילבה את תצפיותיהם בזמן אמת עם מידע תיאורטי ומודלים כדי ליצור רמזים לגבי גלי הכבידה1. הם הציעו שני הסברים אפשריים למקורות הסבירים (כיצד ואיפה הם נוצרו) של גלי הכבידה ה'מתמשכים' הללו. ההצעה הראשונה היא שמקורם של גלים אלו מגלים קטנים יותר ברמה נמוכה יותר ברמת האטמוספירה מתחת למזוספרה כלומר הסטרטוספירה (30 מייל מעל פני כדור הארץ). הרוחות הזורמות במורד ההרים מספקות דחיפה לגלי הכבידה הנמוכים האלה, מה שגורם להם לגדול ולבסוף לזוז גבוה יותר לתוך האטמוספירה. ברגע שגלי הכבידה מגיעים לקצה הסטרטוספירה, הם נשברים ומתרגשים כמו אדוות באוקיינוס ובכך יוצרים גלים גדולים יותר עם אורך אופקי של עד 2000 קילומטרים (בעוד הגלים התחתונים הקטנים יותר עומדים בגובה 400 מיילים) ומתרחבים במידה רבה אל תוך המזוספרה. ניתן לכנות את אמצעי ההיווצרות המסוים הזה כ'יצירת גל משני'. המחברים הבחינו שגלים משניים נוצרים בחורף באופן מתמשך יותר מאשר בתקופות אחרות, ולכן הם אמורים להתרחש בקווי רוחב בינוניים עד גבוהים בשתי ההמיספרות. אפשרות שנייה חלופית שהוצעה על ידי חוקרים היא שגלי הכבידה מקורם במערבולת הקוטב המתערבלת. מערבולת זו היא אזור בלחץ נמוך אשר מסתובב ומשתלט על שמי אנטארקטיקה במהלך החורף. צורה זו של רוח ומזג אוויר מסתובבת בחורף סביב הקוטב הדרומי. רוחות מסתובבות במהירות גבוהה כאלה יכולות לשנות את גלי הכבידה ברמה נמוכה כשהם נעים כלפי מעלה באטמוספירה או אפילו ליצור גלים משניים. המחברים מצהירים שכל אחת מההצעות שלהם לגבי מקורות גלי הכבידה יכולה להיות מדויקת ומסקנה קונקרטית עדיין עשויה לדרוש מחקר נוסף.
מחקר באנטארקטיקה הקרה
כדי להבין את המקורות באמצעות ההצעה הראשונה, נבחנה התיאוריה של ואדאס לגבי גלי כבידה משניים יחד עם מודל ברזולוציה גבוהה שפותחה על ידי חוקרים ולאחר מכן גובשה תיאוריה. חוקרים הפעילו מודלים ממוחשבים, סימולציות וחישובים. הם השתמשו גם במתקני מערכת הלידר - שיטת מדידה מבוססת לייזר - שעבורה הם שרדו ברוחות קרות חזקות ובטמפרטורות מתחת לאפס באנטארקטיקה. תוכנית אנטארקטיקה של ארה"ב ותוכנית אנטארקטיקה ניו זילנד מימנו אותם לתקופה של שמונה שנים באנטארקטיקה. מערכת הלידר חזקה וחזקה מאוד ובעלת יכולת לקבוע טמפרטורה וצפיפות באזורים שונים באטמוספרה. הוא יכול להקליט בהצלחה הפרעות הנגרמות על ידי גלי כבידה. הטכניקה עוזרת מאוד ברישום אזורי האטמוספירה שהכי קשה לצפות בהם אחרת. מחקר של גלים אטמוספריים בקוטב הדרומי חשוב לאלתור מודלים אקלימיים ומזג אוויר, שניתן להשתמש בהם הן למטרות הקלטה בזמן אמת והן למטרות מחקר. אפילו את האנרגיה והתנע של גלי הכבידה ניתן למדוד על ידי מערכות לידר חזקות.
מחקר זה מצביע על כך שגלי הכבידה משפיעים על זרימת האוויר העולמית באטמוספירה, אשר משפיעה לאחר מכן על הטמפרטורות והתנועה של כימיקלים המשפיעים על שינויי האקלים. דגמי האקלים הנוכחיים הזמינים אינם מסבירים לחלוטין את האנרגיה של גלים אלה. חשוב ללמוד יותר על הסטרטוספירה כדי להבין את ההשפעות על שכבת האוזון שנמצאת בעיקר באזור התחתון של הסטרטוספירה. הבנה ברורה של גלי כבידה, במיוחד כיצד נוצרים הגלים המשניים יכולה לעזור לנו לשפר מודלים של סימולציה חישובית נוכחית. המחברים אכן מכירים בתיאוריות מקבילות אחרות הזמינות2 משנת 2016, מה שמרמז על כך שהרעידות של מדף הקרח של רוס באנטארקטיקה, הנגרמות על ידי גלי אוקיינוס, אולי אחראיות ליצירת אדוות האטמוספירה והגליות הללו. המחקר הנוכחי עזר ליצור תמונה ברורה של התנהגות אטמוספרית גלובלית, אם כי עדיין יש לטפל בתעלומות רבות. שילוב של תצפיות ומודלים ממוחשבים יכול לעזור לפענח עוד הרבה סודות של זה עוֹלָם.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
1. Xinzhao C et al. 2018. תצפיות לידאר של גלי כבידה סטרטוספריים מ-2011 עד 2015 ב-McMurdo (77.84°S, 166.69°E), אנטארקטיקה: חלק ב'. צפיפות אנרגיה פוטנציאלית, התפלגות נורמליות ביומן ושונות עונתיות. כתב עת לחקר גיאופיזיקה. https://doi.org/10.1029/2017JD027386
2. Oleg A et al. 2016. רעידות תהודה של מדף הקרח של רוס ותצפיות על גלים אטמוספריים מתמשכים. Journal of Geophysical Research: Space Physics.
https://doi.org/10.1002/2016JA023226
***
