Таинственные неопознанные звуки, записанные в стратосфере

Подпишитесь на информационный бюллетень CNN по теории чудес. Исследуйте вселенную, узнавая новости об удивительных открытиях, научных прорывах и многом другом.

Гигантские солнечные шары были отправлены в воздух на высоту 70 000 футов, чтобы записать звуки земной стратосферы, и микрофоны уловили несколько неожиданных звуков.

По данным НАСА, стратосфера — это второй слой атмосферы Земли, а на ее нижнем уровне находится озоновый слой, который поглощает и рассеивает солнечное ультрафиолетовое излучение. Разреженный сухой воздух стратосферы, где реактивные самолеты и метеозонды достигают максимальной высоты, представляет собой относительно спокойный слой атмосферы, редко нарушаемый турбулентностью.

Дэниел Боуман, главный научный сотрудник Национальной лаборатории Сандия в Нью-Мексико, увлекся изучением звукового ландшафта стратосферы после того, как в аспирантуре познакомился с низкочастотными звуками, издаваемыми вулканами. Это явление, называемое инфразвуком, не слышно человеческому уху.

Боуман и его друзья ранее установили камеры на метеозонды, чтобы «сфотографировать черное небо над головой и землю далеко внизу», и успешно построили свой собственный солнечный шар.

Он предложил прикрепить к воздушным шарам инфракрасные записывающие устройства для записи звуков вулканов. Но затем он и его советник Джонатан Лис из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл «осознали, что никто не пытался поместить микрофоны в стратостаты в течение полувека, поэтому мы приступили к изучению возможностей этой новой платформы. — сказал Боумен. Лис — профессор наук о земле, океане и окружающей среде, который проводит исследования в области сейсмологии и вулканологии.

Воздушные шары могут принимать датчики в два раза быстрее, чем коммерческие самолеты.

«В наших солнечных шарах мы записали химические взрывы, гром, грохот океанских волн, пропеллерные самолеты, звуки города, запуск вспомогательных ракет, землетрясения, грузовые поезда и реактивные самолеты», — сказал Боуман по электронной почте. «Мы записали звуки, и их происхождение неясно».

Выводы были опубликованы в четверг 184-е собрание Американского акустического общества, Чикаго.

В записи, которой поделился Боумен, с воздушного шара НАСА, вращающегося вокруг Антарктиды, инфразвук разбивающихся океанских волн звучит как непрерывный вздох. Но другие взрывы и грохот имеют неизвестное происхождение.

Посмотрите этот интерактивный контент на CNN.com

Боумен сказал, что в стратосфере «некоторые самолеты несколько раз в час издают загадочные инфракрасные сигналы, но источник их совершенно неизвестен».

Боуман и его сотрудники провели исследование, используя воздушные шары НАСА и других авиационных поставщиков, но они решили построить свои собственные воздушные шары, каждый диаметром от 19,7 до 23 футов (от 6 до 7 метров).

Материалы можно найти в магазинах скобяных изделий и пиротехники, а воздушные шары можно собрать на баскетбольной площадке.

«Каждый воздушный шар сделан из малярного пластика, транспортировочной ленты и угольной пыли», — сказал Боуман по электронной почте. Их изготовление стоит около 50 долларов, и бригада из двух человек может построить один за 3,5 часа. Если вы вынесете его в поле в солнечный день и наполните воздухом, он может нести полезную нагрузку в один фунт примерно до 70 000 тонн. ноги.

Угольная пыль используется внутри воздушных шаров, чтобы затемнить их, а когда солнечный свет попадает на затемненные воздушные шары, воздух внутри них нагревается и всплывает. Дешевый и простой дизайн «сделай сам» означает, что исследователи могут запускать несколько воздушных шаров, чтобы собрать как можно больше данных.

«По сути, группа старшеклассников, имеющих доступ в школьный спортзал. Солнечный шар можно сделатьИ даже есть приложение для мобильного телефона под названием RedVox, которое может записывать инфразвук», — сказал Боуман.

По оценкам Боумена, с 2016 по апрель этого года он запустил несколько десятков солнечных шаров для сбора инфразвуковых записей. Микробарометры, первоначально предназначенные для наблюдения за вулканами, были прикреплены к воздушным шарам для записи низкочастотных звуков.

Исследователи отслеживали свои воздушные шары с помощью GPS, когда они преодолевали сотни миль и приземлялись в неудобных местах.

Самый продолжительный на сегодняшний день полет на гелиевом воздушном шаре НАСА длился 44 дня, при этом были записаны данные за 19 дней до того, как батарейки в микрофоне разрядились. Между тем, полеты на солнечных шарах летом длятся около 14 часов и приземляются после захода солнца.

Преимущество большой высоты, на которую поднимаются воздушные шары, заключается в том, что уровень шума низкий, а дальность обнаружения увеличена — и можно получить доступ ко всей Земле. Но воздушные шары представляют собой проблему для исследователей. Стратосфера — это суровая среда с дикими колебаниями температуры между горячим и холодным.

«Солнечные шары немного хлипкие, и мы разбили несколько в кустах, пытаясь запустить их», — сказал Боуман. «Нам пришлось спускаться через долины и горы, чтобы получить наши полезные грузы. Однажды наши коллеги из штата Оклахома фактически посадили воздушный шар в поле, провели ночь, а затем снова запустили его в воздух, чтобы снова летать весь день!

Уроки, извлеченные из многих полетов на воздушном шаре, несколько облегчили этот процесс, но теперь самой большой проблемой для исследователей является идентификация сигналов, записанных во время полетов.

«Есть так много самолетов с сигналами, происхождение которых мы не понимаем», — сказал Боуман. «Они, безусловно, обыденные — возможно, турбулентность, отдаленный сильный шторм или какой-то человеческий фактор — например, товарный поезд, — но иногда трудно сказать, что происходит, потому что там нет данных».

Сара Альберт, геофизик из Сандийской национальной лаборатории, изучала «звуковой канал» — проход в атмосфере, по которому звуки переносятся на большие расстояния, — на той высоте, которую изучал Боумен. ее Рекорды фиксируют запуски ракет и другие неопознанные грохоты.

«Звук застревает в канале и реверберирует, пока полностью не искажается», — сказал Боуман. «Но будет ли это близко и очень тихо (как турбулентность) или далеко и громко (как далекий шторм) до сих пор неясно».

Боумен и Альберт продолжат изучение бортового звукового канала, чтобы попытаться определить, откуда берутся грохоты стратосферы и почему одни самолеты их записывают, а другие нет.

Боумен заинтересован в понимании звукового ландшафта стратосферы и раскрытии ключевых особенностей, таких как вариации в зависимости от времени года и местоположения.

Версии этих воздушных шаров, наполненных гелием, однажды могут быть использованы Исследуйте другие планеты, такие как ВенераНести научные приборы в течение нескольких дней над облаками планеты или внутри них — это испытательный полет перед более крупными и сложными миссиями.