重力波你了解多少?(不是引力波哦!)

2021-01-20 國家空間科學中心


答:重力波是一種傳播在穩定結構大氣中的振蕩運動,受空氣重力和熱壓力共同作用產生回復力。重力波在全球氣象學、氣候學和中間層和平流層動力學中扮演重要角色,它也是中高層大氣最重要的動力學過程之一。

重力波示意圖

簡單來說,就是在穩定存在的雲層中,一股上升的氣流突然進入會引起一陣擾動,然而由於重力的存在,重力會作為回復力去平衡這種擾動,由此,形成了在垂直方向上的波動,也就是重力波。波動改變了雲層的動態曲線,從而誕生了這一印有重力波擺動足跡的雲層畫卷。這種波動通常會在遇到上升氣流或者是雷暴天氣中形成,這也解釋了為什麼層巒疊嶂總能出現在重力波雲層的映襯下。

重力波雲層

重力波對中高層大氣中能量和動量的平衡起到了非常關鍵的作用,它也決定了中間層的狀態。它與其他波動相互作用會加速流場運動,從而導致不同形式的流動狀態,這些狀態有時會反映到雲層上來。由於大氣密度是隨著高度不斷減小的,所以重力波的振幅隨高度增加,重力波在向上傳播的過程中終會出現飽和,那該怎麼辦呢?此時,湍流和次級引力波就會出現去耗散它的能量。 

總而言之,重力波就是由空氣重力作為回復力而產生的一種大氣波動形式。

那麼,與之齊名的引力波,又是怎麼回事呢?同樣是波,它和重力波有何區別呢?

寶寶不懂,但是寶寶還是要說一句:引力波是由於時空彎曲產生的漣漪,它通過波的形式向外傳播。

作為空物的寶寶,我只能說這麼多了(我只知道這些)。下面,通過這些簡短的影片相信你會了解的更多。

《改變時空形狀的重力波


《廣義相對論和引力波的關係》


到這,本期空少問答小課堂就結束了,最後我想說:重力波不是引力波,它能產生漂亮的雲彩。咱們下期再見!


相關焦點

  • 引力波和重力波還沒分清楚?進來看看不吃虧
    愛因斯坦則認為是一種跟電磁波一樣的波動,稱為引力波。引力波是時空曲率的擾動以行進波的形式向外傳遞。引力輻射是另外一種稱呼,指的是這些引力波從星體或星系中輻射出來的現象。電荷被加速時會發出電磁輻射,同樣有質量的物體被加速時就會發出引力輻射,這是廣義相對論的一項重要預言。
  • 顛覆認知,引力波本身也會受到重力的影響
    雖然你可能不會經常想到它,但是其他事物的存在會產生一些力量,這些力量起著重要的作用。電荷、核力和時空本身的引力扭曲——由可見宇宙中存在的所有質量和能量形式所引起——會影響你的運動。但是如果你不是由原子組成的呢;如果你是引力波呢?你還會以同樣的方式體驗這些力量嗎?宇宙沒有義務說得通。但它有它必須遵守的規則。我們看看怎麼說。
  • 重力的傳播速度是多少?是C?這不是表面上看起來那麼簡單的問題
    我們經常會看到這樣一個問題,重力的傳播速度是瞬時的,還是有一個速度限制?可能你心裡已經有答案了,畢竟作為一個喜歡科學的人,這個問題簡直小兒科!但這並不是一個表面上看起來那麼簡單的問題,因為你要清楚重力波可不是電磁波,為何是你認為的哪個速度?我們今天 就來談論這個問題。
  • 波音公司研究反重力系統 引力波概念將改變世界
    廣義相對論預言存在引力波   在「廣義相對論」發表近百年之後的今天,這種神秘莫測的波終於有可能向我們一展真面目。過去一些年裡,天文學家在美國、日本和德國設置了探測器,後來又在義大利距離比薩市12千米的地方設置了一個。這座法意合建的探測器名為「Virgo」,2004年正式啟用。
  • LIGO負責人解釋發現引力波的感覺
    他總是有些懷疑LIGO,我在走廊看到他,他會問:「哦,LIGO怎麼樣了?」我會回答:「哦,它一切正常!」他會說:「你什麼時候才能探測到引力波?」我說:「哦,大概5年吧,」然後他會說:「是的,每個人都這麼說了20-30年了!」我最後一次見到他是五年前,我說:「這次是五年,不會再長了。」
  • 距離引力波首次發現四周年了,引力波「革命」正在進行中
    他表示,我們正非常迅速地進入統計領域,不是在分析一個,而是在分析一大堆。現在科學家會看看分布方法,有多少是大的,有多少是小的。即使它們繼續是『無聊的』,無聊事件的分布也是令人著迷的。但1.6秒的時間讓我們得以驗證光速和重力速度確實是一樣的,就像廣義相對論預測的那樣。」科學家們探索相對論的另一種方法是觀察被一個巨大物體「引力透鏡化」的引力波。
  • 引力波知多少
    也許,最令人感興趣的是,探測引力波有助於我們追溯宇宙更早期的歷史。在大爆炸之後,宇宙曾經歷過一段「黑暗時期」,時間延續大約38萬年。那時,宇宙中的物質還沒冷卻到可以發射和傳播電磁波,所以整個宇宙漆黑一片。對於宇宙的這段歷史,天文學家只有理論上的一些模糊猜測。
  • 引力波跟電磁波的異同、LIGO幹涉儀探測引力波的基本原理
    前文《宇宙的顫抖:引力波》說明了引力波是真實存在的(間接證據),並且科學家們已經開始展開了探測和研究的工作(直接探測)。為了進一步了解引力波,我們來討論一下引力波的一些特性。為了便於理解,我們對照相對熟悉的電磁波來對比一下,以建立引力波的物理圖像。
  • 天基重力波探測器的雷射原型
    LISA將通過在太空中部署重力波檢測系統來補充地面重力波探測器,例如美國國家科學基金會(NSF)資助的雷射幹涉儀重力波天文臺(LIGO)。NSF於2016年宣布,LIGO首次對引力波,時空結構中的漣漪進行了直接觀測,這是阿爾伯特·愛因斯坦100年前在廣義相對論中所預測的。LIGO和LISA觀測站均依靠雷射來檢測引力波。
  • 研究者提出南極上空慣性重力波漣漪的解釋
    在地球大氣層中,出現了巨大而神秘的漣漪,這便是所謂的「慣性重力波」(inertia-gravity wave)——由地球重力和科裡奧利力共同作用而產生的大氣振蕩。  慣性重力波並不罕見,經常出現在地球大氣的不同區域,但通常會在幾小時內消失。不過,南極上空的慣性重力波卻令人驚奇地持久,從數年前第一次發現至今,研究人員的每一次觀測都可以發現這些漣漪。
  • 引力波是能量還是什麼?以什麼媒介作為傳遞?
    萬有引力的狀態與重力的區別,簡單溫故一下,引力的結構狀態是包含兩種不同的渦旋結構狀態,這與磁性的引力有著本質的區別,磁性引力不在我的講述之內,重力是在引力範圍內產生的向心力。那麼引力場的範圍如何理解?引力波是什麼?它的傳遞是以能量的方式還是其他方式傳遞的呢?向外傳遞的時候媒介是什麼呢?
  • 反重力裝置什麼時候被研發出來?
    因為距離飛碟這種完全不受重力束縛,既可升天又可入地,瞬間達到光速的飛行器,飛機和火箭實在不是一個維度的東西。那麼飛碟到底是否真的存在,人類是否能很快的研製出新體制的飛碟?這些問題,在真正的科學和被批評的偽科學之間,其實就是一線之差。真要實現飛碟被傳說中的性能。先不說如何達到接近光速;最起碼需要飛碟內部,有一套成熟的反重力裝置。
  • 怎樣理解光子中微子伽馬射線X射線電磁波引力波這些不是一碼事
    我們能夠看見的可見光也是電磁波中的一段,波長在380~780nm。光子則是電磁波的載體,電磁輻射是靠光子來傳播的。所以x射線、伽馬射線、光子、電磁波這一堆名詞都是一個圈子裡的東西。引力波和電磁波有一定的共性,但更多的是性質不同的兩種存在。
  • 研究人員用鑽石開發量子重力傳感器 大小僅為目前引力波...
    倫敦大學學院(UCL)、格羅寧根大學和華威大學的研究人員提出了一種基於量子技術的探測器,該探測器僅為目前使用的探測器的1/4000,並且可以探測中頻重力波。這項新研究表明,微小的鑽石晶體,可以用作能夠測量引力波的極其靈敏的小型引力探測器。
  • 引力波的傳播速度有多快_引力波傳播是瞬時的嗎_引力波的傳播方向
    麥克斯韋在1865年得到電磁波動方程,12年後赫茲證實電磁波的存在。遺憾的是,廣義相對論誕生100年之後的今天,仍然沒有直接探測到引力波。   目前測量引力傳播速度的實驗,通常是觀測太陽、地球、月亮系統的重力變化,實際上只是觀測牛頓引力勢的作用時間。當然,因為牛頓引力勢總是坐在在引力波這輛跑車上,所以也算是間接測量了引力真正的傳播速度。
  • 引力波被檢測存在,那麼存不存在「引力子」?專家:有可能
    圖片來源:維基它開始很簡單:物質是由如原子及其組成部分等粒子組成的,而輻射是由波形成的。如果某物可以和其他粒子進行諸如碰撞、反彈、粘連、交換能量、結合等等變化,你就可以判斷它是粒子。如果某物會衍射和幹涉自身,那你就可以判斷它是波。
  • 引力波是什麼??
    小朋友們,今天我們來認識一種神奇的波——引力波。在物理學中,引力波是指時空彎曲中的漣漪,通過波的形式從輻射源向外傳播。它是太空中一種看不到的波,並且傳播速度非常快。我們從很久以前就知道這種波了。100多年前,偉大的科學家愛因斯坦提出了許多關於重力和空間的想法。引力波是愛因斯坦在廣義相對論中提出的,也就是物體加速運動時給宇宙時空帶來的擾動。他預言當兩個天體比如行星或恆星圍繞彼此旋轉時,會出現非常神奇的現象,比如這種運動會在宇宙中產生波。通俗地說,可以把它想像成水面上物體運動時產生的水波。科學家們把宇宙中的這種波稱為引力波。
  • 為什麼引力波會以光速傳播?
    在廣義相對論的背景下,出現了一種新的輻射類型:引力波。然而,儘管這些引力波與光無關,但它們必須以光速傳播。這是為什麼呢?我們知道電磁輻射的速度可以由真空中的麥克斯韋方程推導出來。什麼方程(可能與麥克斯韋方程類似?)提供了重力波必須以光速傳播的數學證明?這是個很深奧的問題。讓我們深入了解細節。
  • 黑洞引力波到達地球,會發生什麼?
    13億年前,兩個巨大的黑洞以每秒250圈的速度相互環繞,在劇烈的宇宙波動爆炸中相撞,向整個宇宙發出能量波。緊接著,一個新的超大質量黑洞形成了,比我們的太陽大60多倍。2015年9月,來自這個古老宇宙事件的引力波最終襲擊了地球。
  • 雷射幹涉引力波天文臺能探測量子引力嗎?
    圖片來源:T.派爾/加州理工/麻省理工/雷射幹涉引力波天文臺 實驗室廣義相對論是未被量子化的理論,引力波也被預言獨立於找到一致的量子版本的引力的嘗試。引力波的存在因此可以不需要用量子引力來解釋。然而,普遍預期認為量子引力導致了量子化的引力波—「引力子」。引力子是與引力波相關的粒子,如同與電磁波相關的光子—粒子是能量與波的頻率成正比的一小塊波。