Mysterieuze niet-geïdentificeerde geluiden opgenomen in de stratosfeer

Meld u aan voor de Wonder Theory-wetenschapsnieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke doorbraken en meer.

CNN
—

Gigantische zonneballonnen werden 70.000 voet de lucht in gestuurd om de geluiden van de stratosfeer van de aarde op te nemen – en microfoons pikten enkele onverwachte geluiden op.

De stratosfeer is de tweede laag van de atmosfeer van de aarde en op het lagere niveau bevindt zich de ozonlaag, die de ultraviolette straling van de zon absorbeert en verstrooit, volgens NASA. De dunne, droge lucht van de stratosfeer, waar straalvliegtuigen en weerballonnen hun maximale hoogte bereiken, is een relatief stille atmosferische laag die zelden wordt verstoord door turbulentie.

Daniel Bowman, hoofdwetenschapper aan het Sandia National Laboratory in New Mexico, voelde zich aangetrokken tot het verkennen van het geluidslandschap van de stratosfeer nadat hij op de graduate school kennis had gemaakt met de laagfrequente geluiden die door vulkanen worden geproduceerd. Dit fenomeen, infrageluid genaamd, is onhoorbaar voor het menselijk oor.

Bowman en zijn vrienden hadden eerder camera’s op weerballonnen geïnstalleerd om “foto’s te maken van de zwarte lucht boven en de aarde ver beneden” en bouwden met succes hun eigen zonneballon.

Hij stelde voor om infraroodrecorders aan ballonnen te bevestigen om de geluiden van vulkanen op te nemen. Maar toen beseften hij en zijn adviseur, Jonathan Lees van de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, “dat niemand al een halve eeuw had geprobeerd microfoons in stratosferische ballonnen te plaatsen, dus gingen we verder om te onderzoeken wat dit nieuwe platform zou kunnen doen, ‘ zei Boogman. Lees is een professor in de aard-, oceaan- en milieuwetenschappen die onderzoek doet in seismologie en vulkanologie.

Ballonnen kunnen twee keer zo snel sensoren oppikken als commerciële jets.

“In onze zonneballonnen hebben we chemische explosies, onweer, brekende oceaangolven, propellervliegtuigen, stadsgeluiden, hulpraketlanceringen, aardbevingen en goederentreinen en straalvliegtuigen vastgelegd”, zei Bowman per e-mail. “We hebben geluiden opgenomen en de oorsprong ervan is onduidelijk.”

De bevindingen werden donderdag gedeeld 184e bijeenkomst van de Acoustical Society of America, Chicago.

In een opname gedeeld door Bowman vanuit een NASA-ballon in een baan om Antarctica, klinkt het infrageluid van beukende oceaangolven als een voortdurende zucht. Maar andere explosies en gerommel zijn van onbekende oorsprong.

Bowman zei dat in de stratosfeer “sommige vliegtuigen een paar keer per uur mysterieuze infraroodsignalen hebben, maar de bron hiervan is volkomen onbekend.”

Bowman en zijn medewerkers voerden het onderzoek uit met behulp van NASA-ballonnen en andere luchtvaartaanbieders, maar ze besloten hun eigen ballonnen te bouwen, elk ongeveer 19,7 tot 23 voet (6 tot 7 meter) breed.

Materialen zijn te vinden in hardware- en vuurwerkwinkels, en ballonnen kunnen worden gemonteerd op het basketbalveld.

“Elke ballon is gemaakt van schildersplastic, verzendtape en houtskoolstof”, zei Bowman via e-mail. “Ze kosten ongeveer $ 50 om te maken, en een team van twee man kan er in 3,5 uur een bouwen. Als je het op een zonnige dag naar een veld brengt en het met lucht vult, kan het een lading van een pond dragen tot ongeveer 70.000 voeten.

Houtskoolstof wordt in de ballonnen gebruikt om ze donkerder te maken, en wanneer zonlicht de verduisterde ballonnen raakt, warmt de lucht erin op en zweeft. Het goedkope en gemakkelijke doe-het-zelf-ontwerp betekent dat onderzoekers meerdere ballonnen kunnen oplaten om zoveel mogelijk gegevens te verzamelen.

“In wezen een groep middelbare scholieren met toegang tot een schoolgymnastiek Er kan een zonneballon worden gemaaktEn er is zelfs een app voor mobiele telefoons, RedVox genaamd, die infrageluid kan opnemen,’ zei Bowman.

Bowman schat dat hij tussen 2016 en april van dit jaar enkele tientallen zonneballonnen heeft gelanceerd om infrageluidopnamen te verzamelen. Microbarometers, oorspronkelijk ontworpen om vulkanen te bewaken, werden aan ballonnen bevestigd om laagfrequente geluiden op te nemen.

De onderzoekers volgden hun ballonnen met GPS terwijl ze honderden kilometers aflegden en op ongelegen locaties landden.

De langste vlucht tot nu toe op een NASA-heliumballon was 44 dagen, waarbij 19 dagen aan gegevens werden vastgelegd voordat de batterijen in de microfoon leeg waren. Ondertussen duren ballonvluchten op zonne-energie ongeveer 14 uur in de zomer en landen ze na zonsondergang.

Een nieuwe manier om de wonderen van het universum te ervaren

Het voordeel van de grote hoogte die ballonnen bereiken, is dat het geluidsniveau laag is en het detectiebereik wordt vergroot – en de hele aarde kan worden betreden. Maar de ballonnen vormen een uitdaging voor onderzoekers. De stratosfeer is een barre omgeving met wilde temperatuurschommelingen tussen warm en koud.

“Zonneballonnen zijn een beetje dun en we hebben er een paar in de struiken vernield toen we probeerden ze te lanceren,” zei Bowman. “We moesten door valleien en bergen naar beneden om onze ladingen te krijgen. Eens hebben onze collega’s van de staat Oklahoma een ballon in een veld geland, de nacht doorgebracht en vervolgens de lucht in gelanceerd om weer de hele dag te vliegen!

De lessen die uit veel ballonvluchten zijn getrokken, hebben het proces iets gemakkelijker gemaakt, maar nu is de grootste uitdaging voor onderzoekers het identificeren van de signalen die tijdens de vluchten worden geregistreerd.

“Er zijn zoveel vliegtuigen met signalen waarvan we de oorsprong niet begrijpen”, zei Bowman. “Ze zijn zeker alledaags – misschien turbulentie, een zware storm in de verte of een soort menselijke factor – zoals een goederentrein – maar soms is het moeilijk te zeggen wat er aan de hand is omdat er geen gegevens zijn.”

Sarah Albert, een geofysicus bij Sandia National Laboratories, bestudeerde een “kanaal van geluid” – een pad door de atmosfeer dat geluiden over grote afstanden transporteert – op de hoogte die Bowman bestudeert. haar Registreert raketlanceringen en andere niet-geïdentificeerde gerommel.

“Het geluid komt vast te zitten in het kanaal en weerkaatst totdat het volledig vervormd is”, zei Bowman. “Maar of het dichtbij is en erg stil (zoals turbulentie) of ver weg en luid (zoals een verre storm) is nog onduidelijk.”

Bowman en Albert zullen het geluidskanaal in de lucht blijven bestuderen om te proberen te bepalen waar de geluiden in de stratosfeer vandaan komen – en waarom sommige vliegtuigen ze opnemen en andere niet.

Bowman is geïnteresseerd in het begrijpen van het geluidslandschap van de stratosfeer en het ontsluiten van belangrijke kenmerken zoals variatie tussen seizoenen en locaties.

Met helium gevulde versies van deze ballonnen kunnen op een dag worden gebruikt Verken andere planeten zoals VenusDagenlang wetenschappelijke instrumenten boven of in de wolken van de planeet dragen is een testvlucht voor grotere, complexere missies.