Сонячні спалахи та різні форми космічної погоди можуть спричинити значні збої в космічних польотах і супутникових телекомунікаціях. Однак спроби вчених знайти розв’язання цієї проблеми ускладнюються через те, що лабораторні експерименти на Землі піддаються гравітації, що призводить до результатів, які сильно відрізняються від умов у космосі.
Нещодавнє дослідження, проведене фізиками Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA), нарешті могло знайти розв’язання цієї проблеми, що могло б стати значним кроком до захисту людей і обладнання під час космічних місій і підтримки належного функціонування супутників. Висновки дослідників нещодавно були опубліковані в журналі Physical Review Letters.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі ефективно відтворили тип гравітації, який існує на зірках та інших планетах або поблизу них у скляній кулі діаметром 3 сантиметри (приблизно 1,2 дюйма). Для цього вони використовували звукові хвилі, щоб створити сферичне гравітаційне поле та генерувати плазмову конвекцію — процес, під час якого газ охолоджується, коли він наближається до поверхні тіла, а потім знову нагрівається та знову підійматися, коли він наближається до ядра, створюючи потік рідини, який своєю чергою створює магнітний струм.
Це досягнення може допомогти вченим подолати обмежувальну роль гравітації в експериментах, спрямованих на моделювання конвекції, що відбувається в зірках та інших планетах.
«Люди були настільки зацікавлені в спробі змоделювати сферичну конвекцію за допомогою лабораторних експериментів, що вони фактично поставили експеримент у космічному човнику, оскільки вони не могли створити достатньо сильне центральне силове поле на землі», — сказав Сет Путтерман, професор фізики з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. старший автор дослідження. «Ми показали, що наша система мікрохвильового звуку створювала настільки сильну гравітацію, що земне тяжіння не було фактором. Нам більше не потрібно відправлятися в космос, щоб проводити ці експерименти».
Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі використовували мікрохвилі, щоб нагріти сірчаний газ до 5000 градусів за Фаренгейтом всередині скляної сфери. Звукові хвилі всередині кулі діяли як сила тяжіння, стримуючи рух гарячого, слабо іонізованого газу, відомого як плазма, у структури, які нагадують потоки плазми в зірках.
«Звукові поля діють як сила тяжіння, принаймні, коли справа стосується конвекції в газі», — сказав Джон Кулакіс, науковий співробітник проєкту UCLA та перший автор дослідження. «За допомогою мікрохвильового звуку у сферичній колбі з гарячою плазмою ми досягли гравітаційного поля, яке в 1000 разів сильніше за земне тяжіння».
На поверхні Землі гарячий газ підійматися вгору, тому що сила тяжіння утримує більш щільний і холодний газ ближче до центру планети.
Дійсно, дослідники виявили, що гарячий яскравий газ біля зовнішньої половини сфери також рухався назовні до стінок сфери. Сильна, тривала гравітація породжувала турбулентність, схожу на ту, що спостерігається біля поверхні Сонця. У внутрішній половині кулі акустична гравітація змінила напрямок і спрямувала назовні, що спричинило опускання гарячого газу до центру. В експерименті акустична гравітація природним чином утримувала найгарячішу плазму в центрі сфери, де вона також зустрічається в зірках.