Инфразвук, иногда называемый низкочастотным звуком, — это звуковые волны, которые возникают на частотах ниже предела человеческого слуха. Инфразвуковые сигналы могут оставаться сильными, поскольку они распространяются на большие расстояния, что делает их полезными для определения местоположения и размера таких событий, как ядерные взрывы, удары метеоритов, извержения вулканов и иногда землетрясения.
Наземные датчики могут обнаруживать эти сигналы, но очень слабые инфразвуковые сигналы могут подавляться ветром и другими окружающими шумами, собираемыми этими устройствами. Поэтому исследователи, в том числе Элиот Янг из Юго-Западного исследовательского института и Дэниел Боуман из Sandia National Laboratories, ищут более тихие места для размещения этих датчиков — в данном случае привязав их к высотным воздушным шарам.«Воздушные шары хороши для этого, потому что они плавают в поле окружающего ветра, что устраняет шум ветра, который можно получить с помощью наземного датчика», — объясняет Янг. «Температура атмосферы Земли также такова, что она создает инфразвуковой волновод — место в стратосфере, где инфразвуковая энергия концентрируется и не рассеивается обычным образом».
Чтобы проверить чувствительность детекторов на воздушном шаре, Янг и его коллеги устроили три крупных наземных взрыва (эквивалент около 2400 фунтов в тротиловом эквиваленте), которые произошли во время полета инфразвуковых датчиков на воздушном шаре, летящем на высоте 35 километров, или почти 22 мили. в воздухе. Датчики полета смогли обнаружить все три взрыва на этой высоте и на боковом расстоянии от взрывов примерно от 350 до 400 километров или на расстоянии от 220 до 250 миль.Это означает, что датчики, по словам Янга, «чувствительны к объектам размером с шары для боулинга, которые входят и взрываются в атмосфере Земли».По словам Вилиама Кляйна из Боулдера, работавшего над проектом воздушного шара, создание датчика, способного обнаруживать такие слабые сигналы, было серьезной проблемой.
Когда воздушный шар поднимается по высоте, изменение атмосферного давления на воздушном шаре также изменяется, и волны давления больше, чем инфразвуковые волны. «Если вы поднимете руку со стола, вы почувствуете изменение атмосферного давления примерно на три паскаля», — говорит Кляйн. «Но амплитуда волн, которые мы хотим измерить, составляет около 0,06 паскаля».Это затрудняло калибровку датчиков на земле. Когда, например, лабораторная система кондиционирования прервала процесс, исследователи поместили сенсорную установку внутрь холодильника, но даже шум компрессора холодильника был слишком разрушительным, говорит Кляйн. «Все создает волны давления большего размера, чем мы хотели бы видеть».
Во время эксперимента Боуман также управлял меньшим солнечным шаром на меньшей высоте — около 15 километров. Солнечный шар смог обнаружить один из взрывов, и исследователи отметили, что амплитуда инфразвукового сигнала была примерно в пять раз сильнее, чем у высотного шара. «Похоже, что вы получаете преимущество в отсутствии окружающего шума ветра с более низким аэростатом, но у вас нет недостатка в том, что вы находитесь так высоко, что давление действительно упало, а ваши сигналы слабые», — говорит Янг.