С тратосферата е вторият слой на земната атмосфера, а долното ѝ ниво е озоновия слой, който абсорбира и разпръсква ултравиолетовото лъчение на слънцето. Разреденият сух въздух на стратосферата е мястото, където реактивните самолети и метеорологичните балони достигат максималната си височина, а относително спокойният атмосферен слой рядко се нарушава от турбуленция.
Даниел Боуман, главен учен в Националните лаборатории Сандия в Ню Мексико, бил вдъхновен в училище да изследва звуковия фон на стратосферата, след като се запознал с нискочестотните звуци, генерирани от вулкани. Известно като инфразвук, явлението не се чува от човешкото ухо.
Боуман и приятелите му преди това са летели с камери на метеорологични балони, „за да правят снимки на черното небе отгоре и Земята далеч отдолу“ и успешно са построили свой собствен слънчев балон.
Check out this article: https://t.co/fKoktH88fd
— Raised By Feral Cats 🏴☠️ 🏁 #SuperBi (@rmltpie) May 12, 2023
Той предложил да се прикрепят инфразвукови записващи устройства към балони, за да запишат звуците от вулкани. Но след това той и неговият съветник Джонатан Лийс от Университета на Северна Каролина, Чапъл Хил, разбрали, че никой не се е опитвал да постави микрофони на стратосферни балони от половин век и насочили проучванията си в тази посока. Лийс е професор по науки за Земята, морето и околната среда, който изследва сеизмологията и вулканологията.
Балоните могат да издигнат сензорите два пъти по-високо, отколкото търговските самолети могат да летят.
„На нашите слънчеви балони сме записали повърхностни химически експлозии, гръмотевици, сблъскващи се океански вълни, витлови самолети, градски звуци, изстрелвания на суборбитални ракети, земетресения и може би дори товарни влакове и реактивни самолети“, каза Боуман. „Имаме и записи на звуци, чийто произход е неясен.“
Откритията били споделени на 184-та среща на Акустичното общество на Америка в Чикаго.
Запис, споделен от Боуман, записан на балон на НАСА, обиколил Антарктика, съдържа инфразвук на сблъскващи се океански вълни, който звучи като непрекъснато въздишане. Но други звуци на пукане и шумолене остават с неизвестен произход.
„В стратосферата има мистериозни инфразвукови сигнали, които се появяват няколко пъти на час при някои полети, но източникът им е напълно неизвестен“, каза Боуман.
Изграждане на слънчеви балони
MYSTERIOUS SOUNDS | Giant solar balloons were sent 70,000 feet up in the air to record sounds of Earth's stratosphere — and the microphones picked up some unexpected sounds.
— KITV4 (@KITV4) May 12, 2023
https://t.co/42wvPYSPIV
Боуман и неговите сътрудници са провели изследванията, използвайки балони на НАСА и някои самолетни компании, но освен това решили да построят свои собствени балони, като всеки е около 6 до 7 метра напречно.
Консумативи си намерали в магазините за хардуери и пиротехника, а балоните сглобявали на баскетболно игрище.
„Всеки балон е направен от бояджийска пластмаса, транспортна лента и прах от дървени въглища“, каза Боуман. „Изработката им струва около 50 долара и екип от двама може да построи един за около 3,5 часа. След това просто го извеждате на полето в слънчев ден и го пълните с въздух, и той ще може да носи един килограм полезен товар до около 70 000 фута."
Прахът от дървени въглища се използва, за да потъмни балоните , а когато слънцето ги огрее, въздухът в тях се затопля и отлита. Евтиният и лесен дизайн тип „направи си сам“ означава, че изследователите могат да пускат множество балони, за да събират възможно най-много данни.
„Наистина група гимназисти с достъп до училищната физкултурна зала може да построи слънчев балон. Има и приложение за мобилен телефон, наречено RedVox, което може да записва инфразвук“, допълни Боуман.
Той изчислил, че е пуснал няколко дузини слънчеви балони, за да събира инфразвукови записи между 2016 г. и април тази година. Микробарометри, първоначално предназначени за наблюдение на вулкани, били прикрепени към балоните, за да записват нискочестотните звуци.
Mysterious unidentified sounds captured in recordings of the stratosphere#atlanta #nasa #danielbowman #newmexico #jonathanlees #chapelhillhttps://t.co/ZNloR8aGDt
— Upstract News (@upstractcom) May 12, 2023
Изследователите проследили балоните си с помощта на GPS, тъй като те могат да пътуват стотици километри и да кацнат на неудобни места.
Най-дългият полет досега е бил 44 дни на борда на балон с хелий на НАСА, който записал данни от 19 дни, преди батериите на микрофона да се изхабят. Междувременно полетите със слънчев балон обикновено продължават около 14 часа през лятото и кацат, след като слънцето залезе.
Разкриване на мистериозните звуци
Предимството на високата надморска височина, достигана от балоните, означава, че нивата на шум са по-ниски и обхватът на откриване е увеличен и така цялата Земя е достъпна. Но балоните представляват и предизвикателство за изследователите. Стратосферата е сурова среда с необичайни температурни колебания между топлина и студ.
„Слънчевите балони са малко бавни и няколко паднаха в храстите, докато се опитвахме да ги пуснем“, каза Боуман. „След това трябваше да се спускаме в каньони или да се изкачваме в планини, за да вземем полезния си товар. Веднъж нашите колеги от щата Оклахома имаха балон, който кацна в полето, където остана през нощта и излетя обратно във въздуха на следващия ден. Летя още един цял ден!“
Опитът натрупан от множеството полети с балон, донякъде улеснили процеса, но сега най-голямото предизвикателство за изследователите е идентифицирането на сигналите, записани по време на полетите.
„Има много полети със сигнали, чийто произход не разбираме“, каза Боуман. „Те почти сигурно са светски, може би петно от турбуленция, далечна силна буря или някакъв човешки обект като товарен влак – но понякога е трудно да се каже какво се случва поради липсата на данни.“
Сара Албърт, геофизик в Sandia National Laboratories, е изследвала "звуков канал" , който пренася звуци на големи разстояния през атмосферата - разположен на височините, изследвани от Боуман. Нейните записи са уловили изстрелвания на ракети и други неидентифицирани шумове.
I am here to say it's aliens
— Miss S 🧣🇵🇰🫶🏾🪩✨🕰️✨ Daisy Jones & The Six Era (@supermormongirl) May 12, 2023
Mysterious unidentified sounds captured in recordings of the stratosphere https://t.co/ngBySkWK5H via @KSLcom
„Възможно е звукът да бъде уловен в канала и да отеква наоколо, докато стане напълно изкривен“, каза Боуман. „Но дали е близо и сравнително тихо (като петно от турбуленция) или далечно и силно (като далечна буря) все още не е ясно.“
Боуман и Албърт ще продължат да изследват въздушния звуков канал и ще се опитват да определят откъде произлизат тътнежите в стратосферата - и защо на някои полети ги записват, докато по време на други не.
Боуман е нетърпелив да разбере повече за звуковия фон на стратосферата и да намери ключови характеристики, като променливост през сезоните и местоположенията.
Възможно е пълните с хелий балони един ден да бъдат използвани за изследване на други планети като Венера, носейки научни инструменти над или в облаците на планетата за няколко дни като тестов полет за по-големи и по-сложни мисии.
