يواجه العلماء مشكلة عندما يتعلق الأمر بنمذجة الأحداث الفضائية في المختبرات: تميل جاذبية الأرض إلى عرقلة الطريق ، مما يجعل من الصعب تكرار البيئات البعيدة عن كوكبنا.
هناك حل مقترح حديثًا يتخذ شكل كرة صغيرة من الزجاج يبلغ قطرها 3 سنتيمترات (أكثر بقليل من البوصة). على الرغم من حجمها ، تحاكي الكرة القوى الرئيسية المحيطة بالكواكب والنجوم العملاقة جيدًا.
باستخدام الموجات الصوتية كبديل لقوى الجاذبية ، يمكن للباحثين جمع بيانات مهمة عن تكوين وسلوك طقس الفضاء مثل التوهجات الشمسية من المحتمل أن تؤثر على رحلات الفضاء والأقمار الصناعية والحياة على الأرض.
“مجالات الصوت تعمل مثل الجاذبية ، على الأقل عندما يتعلق الأمر بقيادة الحمل الحراري في الغاز” ، يقول الفيزيائي جون كولاكيسمن جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA).
“باستخدام الصوت المولّد بالميكروويف في قارورة كروية من البلازما الساخنة ، حققنا مجال جاذبية أقوى 1000 مرة من جاذبية الأرض.”
تم تسخين الغاز الكبريت داخل الكرة إلى درجة حرارة 5000 درجة فهرنهايت (أو 2760 درجة مئوية) لإنتاج موجات صوتية تعمل كجاذبية قوية للغاية ، مما يؤدي إلى توليد تيارات في الغاز (أو البلازما) ساخنة وضعيفة التأين.
وكانت النتيجة النهائية هي الحمل الحراري للبلازما ، حيث يبرد الغاز مع اقترابه من سطح جسم مثل كوكب ، قبل أن يتراجع مرة أخرى إلى القلب ، حيث يسخن ثم يرتفع مرة أخرى. يولد الغاز المتداول مجاله المغناطيسي الخاص والذي سيشكل ، في النجوم ، الأساس لأشكال مختلفة من طقس الفضاء.
العديد من الظروف داخل الكرة الزجاجية ، مثل الطريقة التي تم بها الاحتفاظ بالبلازما الأكثر سخونة في مركز الكرة ، تشبه الآليات التي يعتقد أنها تحدث في النجوم. كان من الصعب جدًا إعادة إنشاء هذا النوع من النتائج داخل المختبر ، ولكن تم التقاطها الآن بالكاميرا.
وأضاف: “كان الناس مهتمين جدًا بمحاولة نمذجة الحمل الحراري الكروي بالتجارب المعملية لدرجة أنهم أجروا تجربة في مكوك الفضاء لأنهم لم يتمكنوا من الحصول على مجال قوة مركزية قوي بما يكفي على الأرض”. يقول الفيزيائي سيث بوترمانمن جامعة كاليفورنيا.
يأتي أساس البحث في الواقع من الدراسة في المصابيح والصوت وكرات الغاز الساخنة ، بدلاً من أي شيء له علاقة مباشرة بالفضاء. هذه القدرة الجديدة على التحكم في حركة البلازما بالطاقة الصوتية يمكن أن تكون مفيدة أيضًا في مجموعة من المجالات الأخرى ، بما في ذلك دراسات كوكبنا.
تتمثل الخطوة التالية للفريق في توسيع التجربة لتتناسب بشكل وثيق مع الظروف في الفضاء (خاصة من حيث درجة الحرارة) والتحقيق في جوانب أخرى من المحاكاة. بشكل أساسي ، يحتاج الفريق إلى إلقاء نظرة على التجربة بمزيد من التفصيل وجعلها تدوم لفترة أطول.
في الوقت الحالي ، يصعب إعادة إنتاج بعض أنواع سلوك الحمل الحراري التي نراها حول النجوم والكواكب ، حتى مع أقوى أجهزة الكمبيوتر. مع مزيد من التطوير ، قد يؤدي هذا النوع من الخبرة إلى الحيلة.
وأضاف: “ما أظهرناه هو أن نظامنا الصوتي المولّد بالميكروويف أنتج جاذبية قوية لدرجة أن جاذبية الأرض لم تكن عاملاً”. قال بوتيرمان. “لم نعد بحاجة للذهاب إلى الفضاء لإجراء هذه التجارب”.
تم نشر البحث في خطابات الفحص البدني.