Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír so správami o úžasných objavoch, vedeckých pokrokoch a ďalších.

Obrovské slnečné balóny boli poslané do výšky 70 000 stôp do vzduchu, aby zaznamenali zvuky stratosféry Zeme – a mikrofóny zachytili niekoľko neočakávaných zvukov.

Stratosféra je podľa NASA druhou vrstvou zemskej atmosféry a jej spodná vrstva obsahuje ozónovú vrstvu, ktorá pohlcuje a rozptyľuje ultrafialové žiarenie zo slnka. Riedky suchý vzduch stratosféry je miestom, kde prúdové lietadlá a meteorologické balóny dosahujú maximálnu výšku a relatívne pokojná vrstva atmosféry je zriedka ovplyvnená turbulenciami.

Daniel Bowman, hlavný vedec v Sandia National Laboratories v Novom Mexiku, sa na postgraduálnej škole inšpiroval, aby preskúmal akustickú krajinu stratosféry po tom, čo sa zoznámil s nízkofrekvenčnými zvukmi generovanými sopkami. Tento jav je známy ako ultrazvuk a pre ľudské ucho je nepočuteľný.

Bowman a jeho priatelia predtým namontovali fotoaparáty na meteorologické balóny, aby „fotili čiernu oblohu nad a zem pod sebou“ a úspešne postavili svoj vlastný solárny balón.

Navrhol pripojiť k balónom infrazvukové záznamníky, ktoré by zaznamenávali zvuky sopiek. Potom si však on a jeho poradca Jonathan Lees z University of North Carolina v Chapel Hill uvedomili: „Pol storočia sa nikto nepokúsil umiestniť mikrofóny na stratosférické balóny, a tak sme sa zamerali na skúmanie toho, čo dokáže táto nová platforma,“ Bowman. povedal. Liz je profesorkou vied o Zemi, morí a životného prostredia, ktorá skúma seizmológiu a vulkanológiu.

Senzory dokážu vyniesť balóny dvakrát tak vysoko ako komerčné lietadlá.

„Na našich solárnych balónoch sme zaznamenali povrchové chemické výbuchy a pohrebiská, hromy, oceánske vlny, havárie helikoptér, zvuky miest, štarty suborbitálnych rakiet, zemetrasenia a možno aj nákladné vlaky a prúdové lietadlá,“ uviedol Bowman prostredníctvom e-mailu. „Nahrali sme aj zvuky nejasného pôvodu.“

Výsledky boli zdieľané vo štvrtok 184. stretnutie Americkej vokálnej spoločnosti v Chicagu.

Nahrávka, ktorú Bowman zdieľal z balóna NASA okolo Antarktídy, obsahuje ultrazvuky nárazov oceánskych vĺn, ktoré znejú ako nepretržitý vzdych. Ale iné hrkálky a šušťanie majú neznámy pôvod.

Pozrite si tento interaktívny obsah na CNN.com

V stratosfére „pri niektorých letoch niekoľkokrát za hodinu prebiehajú záhadné ultrazvukové signály, ale ich zdroj je úplne neznámy,“ povedal Bowman.

Bowman a jeho spolupracovníci robili výskum pomocou balónov od NASA a iných leteckých poskytovateľov, ale rozhodli sa postaviť si vlastné balóny, každý s rozpätím približne 19,7 až 23 stôp (6 až 7 metrov).

Spotrebný materiál nájdete v obchodoch so železiarskym tovarom a zábavnou pyrotechnikou a balóny je možné zostaviť na basketbalovom ihrisku.

„Každý balón je vyrobený z maliarskeho plastu, prepravnej pásky a prachu z dreveného uhlia,“ uviedol Bowman prostredníctvom e-mailu. Ich výroba stojí približne 50 dolárov a dvojčlenný tím ich dokáže postaviť za približne 3,5 hodiny. Stačí ho za slnečného dňa vyniesť na pole a naplniť ho vzduchom a unesie kilo užitočného zaťaženia do výšky asi 70 000 stôp.“

Prach z dreveného uhlia sa používa vo vnútri balónov na ich stmavenie a keď slnko zasvieti na stmavujúce sa balóny, vzduch vo vnútri sa zohreje a nadnáša. Lacný a jednoduchý dizajn pre domácich majstrov znamená, že výskumníci môžu vypustiť niekoľko balónov, aby zhromaždili čo najviac údajov.

„Naozaj, partia stredoškolákov má prístup do školskej telocvične Môžete postaviť solárny balónA existuje aj mobilná aplikácia s názvom RedVox, ktorá dokáže zaznamenávať ultrazvuky,“ povedal Bowman.

Bowman odhaduje, že medzi rokmi 2016 a aprílom tohto roku vypustil desiatky solárnych balónov na zber infrazvukových záznamov. Mikrometre, pôvodne určené na monitorovanie sopiek, boli pripevnené k balónom na zaznamenávanie nízkofrekvenčných zvukov.

Výskumníci sledovali svoje balóny pomocou systému Global Positioning System (GPS), pretože mohli cestovať stovky kilometrov a pristáť na nevhodných miestach.

Doposiaľ najdlhší let trval 44 dní na palube héliového balóna NASA, ktorý zaznamenal údaje za 19 dní, kým sa vybili batérie v mikrofóne. Lety solárnych balónov majú v lete tendenciu trvať asi 14 hodín a pristávajú, keď slnko zapadne.

Výhoda vyššej nadmorskej výšky, ktorú balóny dosiahnu, znamená, že hladina hluku je nižšia a dosah detekcie sa zväčší – a dá sa dosiahnuť na celú zem. Balóny však predstavujú výzvy aj pre výskumníkov. Stratosféra je extrémne prostredie s divokými výkyvmi teplôt medzi teplom a chladom.

„Slnečné balóny sú trochu pomalé a niekoľko sme ich zničili v kríkoch, keď sme sa ich pokúšali spustiť,“ povedal Bowman. „Museli sme sa vydať na túru v kaňonoch a cez hory, aby sme dostali náš náklad. Kedysi mali naši kolegovia zo štátu Oklahoma balón, ktorý pristál v poli, prenocoval a potom opäť vyletel do vzduchu, aby letel ďalším celý deň!“

Lekcie z viacerých letov balónom tento proces o niečo uľahčili, ale teraz je najväčšou výzvou pre výskumníkov identifikácia signálov zaznamenaných počas letov.

„Existuje toľko letov, ktoré nesú signály, že nerozumieme, odkiaľ pochádzajú,“ povedal Bowman. „Je to takmer určite všedné, možno miesto turbulencie, silná búrka v diaľke alebo nejaký druh ľudskej veci, ako je nákladný vlak – ale niekedy je ťažké vedieť, čo sa deje, pretože je tam tak málo údajov.“

Sarah Albert, geofyzika v Sandia National Laboratories, skúmala „akustický kanál“ – kanál, ktorý prenáša zvuky na veľké vzdialenosti cez atmosféru – umiestnený vo výškach Bowmanových štúdií. Ha Záznamy zaznamenali štarty rakiet A ďalšie neidentifikované reptania.

„Tento zvuk môže byť zachytený v kanáli a odrážať sa, kým nie je úplne zaseknutý,“ povedal Bowman. „Ale či je blízko a pomerne ticho (ako turbulentné miesto) alebo ďaleko a hlasno (ako vzdialená búrka), zatiaľ nie je jasné.“

Bowman a Albert budú pokračovať v skúmaní atmosférického akustického kanála a pokúsia sa určiť, odkiaľ stratosférický rachot pochádza – a prečo ho niektoré lety zaznamenávajú, zatiaľ čo iné nie.

Bowman túži pochopiť zvukovú krajinu stratosféry a odomknúť kľúčové funkcie, ako je premenlivosť naprieč ročnými obdobiami a miestami.

Verzie týchto balónov naplnené héliom sa môžu jedného dňa použiť Preskúmajte ďalšie planéty, ako je Venušanesúci vedecké prístroje nad alebo v rámci oblakov planéty na niekoľko dní ako skúšobný let pre väčšie a zložitejšie misie.