Lavfrekvente havlyde ringer klart i store højder

En ny undersøgelse viser, at mikrofoner suspenderet fra heliumballoner i stratosfæren kan registrere lavfrekvente lyde fra havbølger. Den nye metode viser løfte om at detektere akustiske signaler fra naturkatastrofer og atomeksplosioner, som ikke altid pålideligt kan detekteres af sensorer på jorden, ifølge undersøgelsens forfattere.

Infrarød, lyde med frekvenser under 20 Hertz, er for lave til, at mennesker kan høre, men kommer fra mange kilder, herunder klimaanlæg, naturkatastrofer, tordenvejr og hval- eller elefantstemmer. Forskere kan bruge infralydssensorer på jorden til at finde lokalitet og størrelse på laviner, meteoritangreb og atomeksplosioner, blandt andre arrangementer.

Men netværk af infralydsmikrofoner på jorden oplever ofte interferens fra vind og menneskelige kilder som nærliggende maskiner, dæmninger eller broer, gør det vanskeligt nøjagtigt at registrere svage infralydssignaler fra fjerne kilder.

Den nye undersøgelses resultater viser, at sensorer i stratosfæren pålideligt kan registrere infralydssignaler uden denne interferens. Dette kan hjælpe forskere med bedre at opdage oprindelsen af ​​infralydssignaler, ifølge undersøgelsens forfattere.

"Med en sensor på jorden, vinden blæser forbi og skaber turbulens og forårsager forvrængning, men når du bliver presset af vinden, det skaber slet ingen støj, da du rejser med samme hastighed som luften omkring dig, "sagde Daniel Bowman, en geofysiker ved Sandia National Laboratories i Albuquerque, Ny mexico, og hovedforfatter af det nye studie i Journal of Geophysical Research :Atmosfærer, et tidsskrift for American Geophysical Union. "Selvom du får et vindstød, luften i stratosfæren er omkring 100 gange mindre tæt, så den kraft, den påtvinger, er meget mindre. Disse to ting tilsammen udrydder [vind] støj i stratosfæren, så vidt vi kan fortælle. "

Lancering af mikrofoner på balloner

I slutningen af ​​1940'erne, den amerikanske regering forsøgte at bruge ballonbårne sensorer til at overvåge atomprøvning og ballistiske missilaffyringer under Project Mogul. Dette projekt er mere kendt som oprindelsen til Roswell -hændelsen, hvor ballonrester oprindeligt blev antaget at være resultatet af et UFO -styrt. I begyndelsen af ​​1960'erne, en videnskabsmand ved University of Michigan udførte flere ballonflyvninger for at måle, hvor meget infralyd der kunne høres fra stratosfæren, men disse resultater er ikke veldokumenterede. Lidt eller ingen forskning var blevet foretaget på ballonbårne infralydssensorer siden da, ifølge Bowman.

"Der var 50 år med ingenting, og i 2014, min rådgiver og jeg satte en mikrofon på en ballon ude i New Mexico som en del af et studenterprojekt og begyndte at optage infralyd fra dette miljø, "Sagde Bowman." Vi indså sent, at vi virkelig var de første til at gøre det i et stykke tid. "

I den nye undersøgelse, Bowman og hans kolleger bidrog med infralyds nyttelast til NASA High Altitude Student Platform (HASP), et årligt program, der giver elevhold mulighed for at udføre eksperimenter på langvarige flyvninger i stratosfæren. I løbet af 2014-2015 flyvninger over Arizona og New Mexico, hvor HASP -balloner var udstyret med mikrofoner, de opdagede mikrobaromsignaler i stratosfæren for første gang, Sagde Bowman.

Undersøgelsens forfattere sammenlignede mikrobarmer opdaget af deres stratosfæriske sensorer med signaler fra jordbaserede sensorer. De fandt ud af, at stratosfæriske sensorer kunne registrere yderligere mikrobarmer og optog mindre baggrundsstøj end jordsensorer. Mens den nye undersøgelse kun undersøgte optagelserne fra en håndfuld flyvninger, resultaterne indikerer, at ballonbårne sensorer er en lovende metode til påvisning af anden infralyd, som dem fra naturkatastrofer eller atomeksplosioner, Sagde Bowman.

Detektorerne kan bruges til at overvåge infralyd genereret af atomvåben og kan hjælpe med at håndhæve atomvåbenforbud, Sagde Bowman. Ballonbårne infralydssensorer kan også bruges til at opdage infralyd i en gasformig planets atmosfære, der kan hjælpe forskere med at lære om planetens indre og fænomener i atmosfæren, såsom meteorangreb og torden, Sagde Bowman.

Yderligere forskning er nødvendig for at forbedre de luftbårne sensorer, Sagde Bowman. Forskere skal omhyggeligt vælge højden og tidspunktet på året for ballonens flyvning for at sikre, at den bevæger sig over det ønskede område. Fordi detektorerne bevæger sig med vinden, forskere kan kun se, om lyden kommer ovenfra eller under sensoren, og kan ikke bestemme den nøjagtige retning, en infralyd kommer fra.

Selvom mere forskning er nødvendig for at hjælpe med at løse nogle af disse spørgsmål, Bowman sagde, at de indledende flyvninger, der diskuteres i det nye papir, indikerer, at metoden har potentiale til yderligere udvikling.

"Vi erstatter aldrig jordnet, men jeg tror, ​​vi kan øge dem i høj grad, "Bowman sagde." Jeg tror også, at dette virkelig bringer muligheden for planetarisk akustik til erkendelse, hvilket er ekstremt spændende. Jeg tror, ​​vi kommer til at se nogle virkelig spændende ting i fremtiden. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse til AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af jord- og rumforskningsblogs, vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.