在美國去年與今年日食期間,美國三所大學學生團隊透過高空氣球儀器檢測,率先證實科學界一項長期預測:日食事件能在地球大氣層引發大氣重力波。
我們可以把天氣現象想成大氣不斷消除各種大氣特性(溫度、濕度、壓力等)梯度的結果,其中「大氣重力波」是當垂直方向的大氣受到擾動,大氣試圖使自身恢復平衡的機制之一,引發大氣重力波的能量來源包括雲層對流、火山、地震、海嘯、風暴等。
注意:大氣重力波(atmospheric gravity wave)與愛因斯坦提出的時空重力波(gravitational wave)雖然聽起來相似,但兩者是完全不同概念,前者指流體偏離平衡狀態時,重力介入穩定而引起,涉及介質密度與壓力波動;後者是一種宇宙現象,指黑洞或中子星碰撞等大規模天文事件引起的時空扭曲,這類型重力波以光速傳播。
和表面波不同,大氣重力波能垂直傳播,向上傳輸動量和動能並抵達電離層(離地 100 公里),通常不會影響大規模天氣模式,但有機會影響較小規模天氣事件。雷達圖像有時會看到它們產生一些特徵性雲圖案。
最近,科學家再證實日食使地球大氣層產生連鎖反應,產生大氣重力波。
2023 年 10 月 14 日美國日環食與 2024 年4 月8 日日全食期間,美國數所大學學生透過高空氣球進行大氣科學實驗,其中普利茅斯州立大學學生 Sarah Brigandi、Sammantha Boulay 自新墨西哥州每 15 分鐘釋放一個高空氣球收集大氣資料,每個氣球皆有儀器測量溫度、濕度、風向、風速。
經過數個月研讀資料,團隊證實科學界一項長期預測,即日食期間月球陰影降低地球大氣層溫度,能因此引發大氣重力波。
這項研究除了增強天氣預報,也能促進我們對大氣動力學的理解。
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(首圖來源:NASA)
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