Inscreva-se no boletim científico Wonder Theory da CNN. Explore o universo com notícias de descobertas incríveis, avanços científicos e muito mais.
Balões solares gigantes foram lançados a 70.000 pés no ar para gravar os sons da estratosfera da Terra – e os microfones captaram alguns sons inesperados.
A estratosfera é a segunda camada da atmosfera da Terra, e seu nível inferior contém a camada de ozônio, que absorve e espalha a radiação ultravioleta do sol, de acordo com a NASA. O ar rarefeito e seco da estratosfera é onde os aviões a jato e os balões meteorológicos atingem sua altitude máxima, e a camada relativamente calma da atmosfera raramente é afetada pela turbulência.
Daniel Bowman, principal cientista do Sandia National Laboratories no Novo México, inspirou-se na pós-graduação a explorar a paisagem acústica da estratosfera depois de ser apresentado aos sons de baixa frequência gerados por vulcões. Esse fenômeno é conhecido como ultrassom e é inaudível ao ouvido humano.
Bowman e seus amigos já haviam montado câmeras em balões meteorológicos “para tirar fotos do céu negro acima e da terra abaixo” e construíram com sucesso seu próprio balão solar.
Ele sugeriu anexar gravadores de infrassom aos balões para registrar os sons dos vulcões. Mas então ele e seu orientador Jonathan Lees, da Universidade da Carolina do Norte, Chapel Hill, perceberam: “Ninguém tentou colocar microfones em balões estratosféricos por meio século, então nos concentramos em explorar o que essa nova plataforma poderia fazer”, Bowman disse. Liz é professora de Ciências da Terra, Marinhas e Ambientais que pesquisa sismologia e vulcanologia.
Os sensores podem levar balões duas vezes mais altos que os aviões comerciais.
“Em nossos balões solares, registramos explosões químicas na superfície e soterramentos, trovões, ondas do mar, quedas de helicópteros, sons de cidades, lançamentos de foguetes suborbitais, terremotos e talvez até trens de carga e aviões a jato”, disse Bowman por e-mail. “Também gravamos sons de origem obscura.”
Os resultados foram divulgados na quinta-feira 184ª Reunião da American Vocal Society em Chicago.
A gravação que Bowman compartilhou de um balão da NASA ao redor da Antártica contém ultrassons da quebra das ondas do mar, que soam como um suspiro contínuo. Mas outros chocalhos e sussurros têm origens desconhecidas.
Assista a este conteúdo interativo em CNN.com
Na estratosfera, “existem misteriosos sinais de ultrassom acontecendo algumas vezes por hora em alguns voos, mas sua fonte é completamente desconhecida”, disse Bowman.
Bowman e seus colaboradores fizeram pesquisas usando balões da NASA e de outros fornecedores aeroespaciais, mas decidiram construir seus próprios balões, cada um com um alcance de cerca de 19,7 a 23 pés (6 a 7 metros).
Os suprimentos podem ser encontrados em lojas de ferragens e fogos de artifício, e os balões podem ser montados em uma quadra de basquete.
“Cada balão é feito de plástico de pintor, fita adesiva e pó de carvão”, disse Bowman por e-mail. Eles custam cerca de $ 50 para fazer e uma equipe de dois pode construir um em cerca de 3,5 horas. Basta levá-lo para um campo em um dia ensolarado e enchê-lo de ar, e ele carregará meio quilo de carga útil a cerca de 70.000 pés.”
O pó de carvão é usado dentro dos balões para escurecê-los, e quando o sol brilha sobre os balões escurecidos, o ar dentro deles se aquece e se torna flutuante. O design DIY barato e fácil significa que os pesquisadores podem liberar vários balões para coletar o máximo de dados possível.
Daleel Star Engineering LLC / Sandia National Laboratories
Esta visão foi capturada de um balão de ar quente movido a energia solar nos Laboratórios Nacionais de Sandia, a cerca de 21 quilômetros acima da superfície da Terra.
“Realmente, um grupo de alunos do ensino médio tem acesso ao ginásio da escola Você poderia construir um balão solarE também há um aplicativo móvel chamado RedVox que pode gravar ultrassonografias”, disse Bowman.
Bowman estima que lançou dezenas de balões solares para coletar gravações de infrassom entre 2016 e abril deste ano. Micrômetros, originalmente projetados para monitorar vulcões, foram anexados a balões para gravar sons de baixa frequência.
Os pesquisadores rastrearam seus balões usando o Sistema de Posicionamento Global (GPS), pois eles podiam viajar centenas de quilômetros e pousar em locais inconvenientes.
O voo mais longo até hoje foi de 44 dias a bordo de um balão de hélio da NASA, que registrou 19 dias de dados antes que as baterias do microfone acabassem. Enquanto isso, os voos de balão solar tendem a durar cerca de 14 horas durante o verão e pousam assim que o sol se põe.
A vantagem da maior altitude que os balões alcançam significa que os níveis de ruído são menores e o alcance de detecção é aumentado – e todo o terreno pode ser alcançado. Mas os balões também apresentam desafios para os pesquisadores. A estratosfera é um ambiente extremo com oscilações selvagens de temperatura entre quente e frio.
“Os balões solares são um pouco lentos e destruímos alguns nos arbustos quando tentamos lançá-los”, disse Bowman. “Tínhamos que caminhar em desfiladeiros e montanhas para pegar nossas cargas. Era uma vez, nossos colegas do estado de Oklahoma tinham um balão que aterrissava em um campo, passava a noite e depois subia novamente no ar para voar outro dia inteiro!”
As lições de vários voos de balão tornaram o processo um pouco mais fácil, mas agora o maior desafio para os pesquisadores é identificar os sinais registrados durante os voos.
“Existem tantos voos que carregam sinais que não entendemos de onde eles vêm”, disse Bowman. “É quase certamente mundano, talvez um ponto de turbulência, uma forte tempestade à distância ou algum tipo de coisa humana como um trem de carga – mas às vezes é difícil saber o que está acontecendo porque há tão poucos dados lá.”
Sarah Albert, geofísica do Sandia National Laboratories, investigou um “duto acústico” – um canal que transmite sons por grandes distâncias através da atmosfera – localizado nas altitudes dos estudos de Bowman. ha As gravações registraram lançamentos de mísseis E outros resmungos não identificados.
Randy Montoya/Sandia National Laboratories
Os geofísicos do Sandia National Laboratories (da esquerda) Daniel Bowman e Sarah Albert mostram um sensor de infrassom e a caixa usada para proteger os sensores de temperaturas extremas.
“Esse som pode ficar preso no canal e reverberado até que esteja completamente bloqueado”, disse Bowman. “Mas se está perto e bastante quieto (como um ponto turbulento) ou longe e alto (como uma tempestade distante) ainda não está claro.”
Bowman e Albert continuarão a investigar o canal acústico atmosférico e tentarão determinar de onde vem o estrondo estratosférico – e por que alguns voos o registram enquanto outros não.
Bowman está ansioso para entender a paisagem sônica da estratosfera e desvendar os principais recursos, como a variabilidade entre estações e locais.
Versões cheias de hélio desses balões podem um dia ser usadas Explore outros planetas como Vênuscarregando instrumentos científicos acima ou dentro das nuvens do planeta por alguns dias como um voo de teste para missões maiores e mais complexas.