Група вчених на чолі з Ханьлі Лю (Hanli Liu) з Національного центру атмосферних досліджень (США) прийшла до несподіваного висновку, що гравітаційні хвилі можуть відповідати за важливі процеси, що відбуваються в термосфері. Відповідна робота опублікована в журналі, а з її коротким викладом знайомить Національний центр атмосферних досліджень.
Дослідники створили нову модель поширення гідродинамічних гравітаційних хвиль в атмосфері, що володіє високим ступенем деталізації цього процесу. Для цього вони взяли стандартну кліматологічну модель розвитку атмосферних процесів і підвищили її дозвіл трохи більш ніж на порядок. Якщо раніше для неї були небайдужі події розмірами менше 200 км, то оновлена модель має можливість обраховувати значно дрібніші об'єкти, через що для забезпечення її роботи доводиться залучати суперкомп'ютер Національного центру атмосферних досліджень.
Гравітаційними хвилями в гідродинаміці, що вивчає рух ідеальних і реальних рідини і газу, називається різновид хвиль на поверхні середовища. Такі хвилі виникають, коли якась сила деформує поверхню, а сила тяжкості повертає деформовану поверхню в стан рівноваги. Подібні хвилі можна спостерігати на поверхні рідини (океан), однак вони присутні і в атмосфері. Такі гравітаційні хвилі в гідродинаміці не слід змішувати з гравітаційними хвилями в астрофізиці, де під ними маються на увазі гіпотетичні хвиля гравітації, обурення гравітаційного поля.
Використовуючи доопрацьовану модель Лю і співавтори показали, що тропічні циклони значних розмірів повинні створювати гідродинамічні гравітаційні хвилі за рахунок швидкого пересування щільних повітряних мас вгору-вниз, що виводить з рівноважного стану прилеглі до них шари атмосфери. У свою чергу гравітаційне поле Землі змушує переміщене повітря повернутися у вихідний стан, близький до рівноважного, утворюючи на перший погляд непомітні повітряні хвилі. Будучи надзвичайно слабкими, вони не відіграють істотної ролі для нижніх 100 кілометрів земної атмосфери. Однак починаючи з термосфери, що лежить вище 85 кілометрів, ситуація різко змінюється. Згідно з підсумками моделювання, саме гравітаційні хвилі є головною причиною динаміки вкрай розрядженої газової оболонки на цих висотах:
Обурення в термосфері, здатні поставити під загрози функціональність супутників та інших космічних апаратів, а також спотворювати GPS-сигнали разом з радіопередачами, досліджуються вже досить давно. Однак раніше вважалося, що єдиним зовнішнім фактором, що визначає поведінку термосфери є сонячна активність, що вносить в неї заряджені частинки і веде до їх масового перетікання з одних регіонів термосфери в інші,
Якщо ж група Лю коректно інтерпретувала підсумки свого моделювання, це вірно лише в разі піків сонячної активності. А ось в період сонячного мінімуму гравітаційні хвилі від атмосферних циклонів повинні відігравати більш істотну роль, ніж сонячний вітер. Таким чином моніторинг впливу гідродинамічних гравітаційних хвиль на орбітальні супутникові угруповання може мати велике практичне значення.