2024年9月26日，美國國家航空暨太空總署（NASA）觀測到颶風海倫（Helene）在佛羅裡達州上空產生的大氣重力波。國際太空站上的AWE 儀器所捕捉到的這些數據有助於解釋地球對太空天氣的影響，進而影響現代技術系統。

國際太空站拍攝的颶風海倫（Helene）在密西西比沿岸墨西哥灣上空257 公里處運行的照片。 圖片來源：美國國家航空暨太空總署

2024 年9 月26 日，颶風海倫襲擊了佛羅裡達州的墨西哥灣沿岸，帶來了強大的風暴潮，影響了許多沿海社區。 同時，NASA的大氣波浪實驗（AWE）記錄了颶風在地球上空約55英里造成的大規模大氣擾動。 這些數據對於NASA 研究地球上的天氣如何影響太空條件至關重要，並對衛星、通訊系統和其他技術的穩定性產生影響。

這些穿過高層大氣的巨大擾動被稱為大氣重力波，在AWE 的圖像中表現為五顏六色的同心帶–用紅色、黃色和藍色突出顯示–從佛羅裡達州北部向外輻射。

這段影片顯示的是2024年9月26日國際太空站在美國東南部上空飛行時亞博app客服拍攝的影像。 延伸至佛羅裡達州西北部的彎曲帶人為地染成了紅色、黃色和藍色，顯示了地球中層氣輝產生的紅外光波長的亮度（或輻射度）變化，並揭示了海倫颶風產生的重力波。 大陸上的圓點標示了城市的位置。 資料來源：猶他州立大學

位於洛根的猶他州立大學的AWE 首席研究員Ludger Scherliess 說：”就像水滴從池塘中擴散開來的水環一樣，我們看到來自海倫的圓形波浪從佛羅裡達的西北海岸向西湧動。”

美國國家航空暨太空總署（NASA）的大氣波實驗（AWE）將從國際太空站的獨特有利位置直接俯瞰地球大氣層，研究重力波如何穿越高層大氣。 AWE收集的數據將使科學家們能夠確定大氣重力波的物理和特性，以及地面天氣如何影響電離層，電離層會影響與衛星的通訊。 資料來源：美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心概念影像實驗室

2023年11月發射，安裝在國際太空站（ISS）外部，AWE儀器俯視地球、 掃描大氣重力波，即由劇烈雷暴、龍捲風、海嘯、山脈風爆和颶風等大氣擾動在空氣中產生的波紋狀圖案。 它透過尋找地球中間層中被稱為”氣輝”的彩色光帶的亮度波動來實現這一目的。 亞博對這些由地面天氣產生的重力波的研究有助於美國國家航空暨太空總署確定它們是如何影響太空天氣的。

這些來自颶風海倫（Helene）的重力波影像是AWE 公開發布的首批影像之一，證實了該儀器具有揭示颶風對地球高層大氣影響的靈敏度。

大氣重力波和重力波是兩種截然不同的現象，儘管它們有著聽起來相似的名字，並且都涉及”波”。大氣重力波發生在地球的大氣層中，當空氣受到風暴、颶風或地形特徵（如山脈）等事件的干擾時就會產生。 這些波在大氣中傳播，在重力恢復平衡的過程中產生漣漪效應，導致空氣以波浪的形式擺動。 它們是氣象和大氣研究的一部分，因為它們會影響天氣模式、氣流，甚至是地球高層大氣中的空間天氣相互作用。

重力波（Gravitational Waves）則是時空本身的漣漪，由愛因斯坦的廣義相對論預測，並於2015年首次被直接探測到。 它們由黑洞合併或中子星碰撞等大質量宇宙事件產生，以光速在宇宙中傳播。 與大氣重力波不同，重力波與地球大氣層無關，而是時空結構的基本扭曲，在天文物理學領域進行研究。

實質上，大氣重力波是地球大氣層內的擾動，而重力波是時空的漣漪，可以穿越整個宇宙。

編譯自/ scitechdaily