Baloane solare gigantice au fost trimise la 70.000 de metri înălțime pentru a înregistra sunetele din stratosfera Pământului, iar microfoanele au captat unele sunete neașteptate.

Stratosfera este al doilea strat al atmosferei Pământului, iar nivelul său inferior conține stratul de ozon care absoarbe și împrăștie radiațiile ultraviolete ale soarelui, potrivit NASA. Aerul subțire și uscat din stratosferă este locul în care avioanele cu reacție și baloanele meteorologice ating altitudinea maximă, iar stratul atmosferic relativ calm este rareori perturbat de turbulențe, scrie edition.cnn.com.

Daniel Bowman, cercetător principal la Sandia National Laboratories din New Mexico, a fost inspirat, în timpul școlii de absolvire, să exploreze peisajul sonor al stratosferei după ce a făcut cunoștință cu sunetele de joasă frecvență care sunt generate de vulcani. Cunoscut sub numele de infrasunete, fenomenul este inaudibil pentru urechea umană.

Bowman și prietenii săi au pilotat anterior camere de luat vederi pe baloane meteorologice "pentru a face fotografii ale cerului negru de deasupra și ale Pământului mult mai jos" și și-au construit cu succes propriul balon solar.

El a propus să atașeze aparate de înregistrare a infrasunetelor la baloane pentru a înregistra sunetele vulcanilor. Dar apoi el și consilierul său Jonathan Lees de la Universitatea din Carolina de Nord, Chapel Hill, "și-au dat seama că nimeni nu a încercat să pună microfoane pe baloane stratosferice timp de jumătate de secol, așa că ne-am orientat spre explorarea a ceea ce ar putea face această nouă platformă", a declarat Bowman. Lees este profesor de științe ale Pământului, marine și de mediu și face cercetări în domeniul seismologiei și vulcanologiei.

Baloanele pot duce senzorii de două ori mai sus decât pot zbura avioanele comerciale.

"Pe baloanele noastre solare, am înregistrat explozii chimice de suprafață și îngropate, tunete, ciocniri de valuri oceanice, avioane cu elice, sunete de oraș, lansări de rachete suborbitale, cutremure și poate chiar trenuri de marfă și avioane cu reacție", a declarat Bowman prin e-mail. "Am înregistrat, de asemenea, sunete a căror origine este neclară".

Descoperirile au fost împărtășite joi la cea de-a 184-a reuniune a Societății de Acustică a Americii din Chicago.

O înregistrare împărtășită de Bowman de la un balon NASA care a înconjurat Antarctica conține infrasunete ale valurilor oceanice care se ciocnesc, care sună ca un oftat continuu. Dar alte pocnituri și foșnete au origini necunoscute.

Ascultați sunetele stratosferei

Baloanele solare au captat o multitudine de sunete în cel de-al doilea strat al atmosferei Pământului, inclusiv valuri oceanice care se ciocnesc - precum și sunete cu origini neidentificate.

În stratosferă, "există semnale de infrasunete misterioase care apar de câteva ori pe oră în timpul unor zboruri, dar sursa acestora este complet necunoscută", a declarat Bowman.

Construirea baloanelor solare

Bowman și colaboratorii săi au efectuat cercetări folosind baloane NASA și alți furnizori de zboruri, dar au decis să își construiască propriile baloane , fiecare având un diametru de aproximativ 6-7 metri.

Materialele pot fi găsite la magazinele de feronerie și articole pirotehnice, iar baloanele pot fi asamblate pe un teren de baschet.

"Fiecare balon este făcut din plastic de pictor, bandă de transport și praf de cărbune", a declarat Bowman prin e-mail. "Costă aproximativ 50 de dolari pentru a le face și o echipă de două persoane poate construi unul în aproximativ 3,5 ore. Pur și simplu se aduce pe un câmp într-o zi însorită și se umple cu aer, iar acesta va transporta o jumătate de kilogram de sarcină utilă la aproximativ 70.000 de metri."

Praful de cărbune este folosit în interiorul baloanelor pentru a le întuneca, iar atunci când soarele strălucește asupra baloanelor întunecate, aerul din interiorul lor se încălzește și devine plutitor. Designul ieftin și ușor de realizat înseamnă că cercetătorii pot elibera mai multe baloane pentru a colecta cât mai multe date.

”Într-adevăr, un grup de liceeni cu acces la sala de sport a școlii ar putea construi un balon solar și există chiar o aplicație pentru telefonul mobil numită RedVox care poate înregistra infrasunete", a spus Bowman.

Bowman a estimat că a lansat câteva zeci de baloane solare pentru a colecta înregistrări de infrasunete între 2016 și luna aprilie a acestui an. Microbarometrele, concepute inițial pentru a monitoriza vulcanii, au fost atașate baloanelor pentru a înregistra sunetele de joasă frecvență.

Cercetătorii și-au urmărit baloanele cu ajutorul GPS, deoarece acestea pot călători sute de kilometri și pot ateriza în locuri incomode.

Cel mai lung zbor de până acum a fost de 44 de zile la bordul unui balon cu heliu de la NASA, care a înregistrat date pentru 19 zile înainte ca bateriile microfonului să se descarce. Între timp, zborurile baloanelor solare tind să dureze aproximativ 14 ore în timpul verii și aterizează odată cu apusul soarelui.

Avantajul altitudinii mari la care ajung baloanele înseamnă că nivelurile de zgomot sunt mai scăzute, iar raza de detecție este mai mare - și întregul Pământ este accesibil. Dar baloanele prezintă, de asemenea, provocări pentru cercetători. Stratosfera este un mediu dur, cu fluctuații bruște de temperatură între căldură și frig.

"Baloanele solare sunt un pic leneșe și am distrus câteva în tufișuri când am încercat să le lansăm", a declarat Bowman. "Am fost nevoiți să coborâm în canioane și să traversăm munți pentru a ne lua încărcăturile utile. O dată, colegii noștri din statul Oklahoma au făcut ca un balon să aterizeze pe un câmp, să petreacă noaptea și să se lanseze înapoi în aer pentru a zbura încă o zi întreagă!"

Lecțiile învățate în urma mai multor zboruri cu balonul au ușurat într-o oarecare măsură procesul, dar acum cea mai mare provocare pentru cercetători este identificarea semnalelor înregistrate în timpul zborurilor.

"Există multe zboruri cu semnale a căror origine nu o înțelegem", a declarat Bowman. "Sunt aproape sigur banale, poate un petic de turbulență, o furtună severă îndepărtată sau un fel de obiect uman, cum ar fi un tren de marfă - dar este greu de spus ce se întâmplă uneori din cauza lipsei de date acolo sus."

Sarah Albert, geofizician la Sandia National Laboratories, a investigat un "canal de sunet" - un canal care transportă sunetele pe distanțe mari prin atmosferă - situat la altitudinile pe care Bowman le studiază. Înregistrările ei au surprins lansări de rachete și alte zgomote neidentificate.

”S-ar putea ca sunetul să fie prins în canal și să se răsfrângă până când devine complet confuz", a spus Bowman. "Dar dacă este aproape și destul de liniștit (ca un petic de turbulență) sau îndepărtat și puternic (ca o furtună îndepărtată) nu este încă clar".

Bowman și Albert vor continua să investigheze canalul sonor aerian și vor încerca să determine de unde provin zgomotele din stratosferă - și de ce unele zboruri le înregistrează, în timp ce altele nu.