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神秘“重力波”横扫澳洲西北部

原创
2019-10-30  FanqiangM...

出现在澳大利亚西北部上空的重力波

10月21日,在日本地球同步气象卫星“向日葵8号(Himawari-8)”拍摄的图像中,神秘的“重力波”正在横扫澳大利亚的西北部。这些“重力波”是冷暖空气交汇的产物。由于冷空气密度大,暖空气密度小,两者交汇后,大气就会失衡。大气一旦失衡,重力就会把空气往下拉,而空气的浮力会把自?#21644;?#19978;顶。假如大气中存在足量的水汽,那么它们就会在振荡的空气波波峰处凝结,并在波谷处消散,形成一圈圈白色的条纹状薄云。

“重力波”其实是地球利用重力对失衡大气的一种自我修复

爱因斯坦1916年发表广义相对论时,就已经预测过重力波的存在。在广义相对论发表之前,科学家们一直认为“空间”是恒定不变的,物质和能?#30475;?#22312;于其中,不过爱因斯坦的理论指出,实际上空间和能量、质量间都相互有关连,且随着时间的推移,空间?#19981;?#21457;生变化。

很多时候我们经常把爱因斯坦相对论中的引力波又名重力波,不过文中的重力波并非爱因斯坦相对论中重力波,它们完全是两个概念。这里所说的重力波,是一种由地球旋转力和地球引力构成的空气振荡。它就像水波一样向周围扩散,重力波跟水波唯一的区别是介质不同,水波传播的介质是水,而重力波传播的介质是空气。重力波在地球上并不少见,甚至火箭发射有时也能制造重力波。所以重力波经常出现在地球大气层的各个角落。

这种神秘涟漪其实是“惯性重力波”,是地球重力和科里奥利力共同作用而产生的大气振荡。

所谓的“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上就形成惯性波,它是一种横波。惯性波?#22797;?#20110;平衡位置的空气?#23454;悖?#30001;于某种原因受扰动后偏离平衡,在科里奥利力(简称科氏力)作用下形成的波动。由于其发生在大气内部,又称惯性内波。

惯性波是二维波,可同时在水平、垂直方向传播,主要是水平横波(南北振荡,东西向传播),双向传播。也是频散波,对于二维惯性波,其相速矢量与群速度矢量也是垂直的,但相速矢量和群速矢量的垂直分量相同,而水平分量相反。

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