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南极上空重力波涟漪之谜破解

发布时间:2018-09-12
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  自7年前,研究人员在南极上空发现巨大而神秘的涟漪,对其展开的研究和探索就没有停止。近日,科学家终于探明其身份,原来出现在南极上空的这种奇异现象,就是“惯性重力波”,由地球重力和科里奥利力(简称科氏力)共同作用而产生的大气振荡。  

惯性重力波是指大气中的扰动在科氏力作用下会产生惯性,这种振荡在空间的传播就形成惯性波,是一种横波。惯性波指处于平衡位置的空气质点,由于某种原因受扰动后偏离平衡,在科氏力作用下形成的波动。由于其发生在大气内部,又称惯性内波。

  惯性重力波并不奇怪,经常出现在地球大气的不同区域,但通常会在几小时内消失。奇怪的是,南极上空的惯性重力波却令人惊奇地持久不断,每次科学家都能观测到这个景象。然而,导致惯性重力波在南极大气层中间层(高度为50千米~80千米)持续出现,每次可长达10小时,其原因多年以来一直是个谜。  

研究人员认为,南极惯性重力波产生的原因,一种是源自其下方大气层(即距离地球表面8千米~50千米的平流层)中较小的波动。根据这一理论,南极山地向下流动的风为这些低层重力波提供了补充。反过来,这些波逐渐成长并向上移动。一旦它们到达平流层与中间层的交界处,就会像沙滩上的海浪一样破裂,产生更大的波动。

  另一种原因可能与极地涡旋有关。极地涡旋是一种只发生于地球极地的持续性大规模气旋,在极夜时期最为强大。在南极冬季,这一顺时针旋转的低压区域占据了大部分天空。  

研究第一作者、美国科罗拉多大学博尔德分校航空航天工程科学系和环境联合研究中心教授初鑫钊称,高速旋转的风在向上移动时可能会改变低层重力波,或者自己产生这些波。

  此外,也有其他研究者认为,海浪造成的南极罗斯冰架振动或许能解释神秘的大气涟漪。初鑫钊教授称,无法排除这一可能性。

 

文章来源:中国海洋报
责任编辑:闫景臻

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