Τι είναι τα "κύματα βαρύτητας" που εμφανίστηκαν στον ουρανό της πόλης

Με την παρουσία ενός εκτεταμένου αντικυκλώνα σε όλη την Ανατολική Ευρώπη, τα Βαλκάνια και την χώρα μας παρατηρήθηκαν την Κυριακή 9 Οκτωβρίου 2022 πολλοί σχηματισμοί ανώτερων νεφών, από νέφη cirrus ή cirrocumulus.

Παράλληλα, τα πρόσκαιρα νέφη που δημιουργήθηκαν από τις ουρές των καυσαερίων των αεροπλάνων, συνέθεσαν ένα πανέμορφο σκηνικό στον καταγάλανο Ελληνικό ουρανό, αλλά και αργότερα τη νύχτα.

Ο Θοδωρής Κολυδάς μετεωρολόγος και διευθυντής της ΕΜΥ σε άρθρο του στην ιστοσελίδα news247.gr αναφέρει:

Όλοι γνωρίζουμε ότι όταν υπάρχει αντικυκλώνας η ατμόσφαιρα είναι ευσταθής και ο καιρός κυλά χωρίς βροχές και με ασθενείς ανέμους, ειδικά αν βρισκόμαστε ακριβώς πάνω από αυτές τις υψηλές πιέσεις.

Μεταξύ αρκετών ερωτημάτων που δέχτηκα ήταν και ενός φίλου ο οποίος βλέποντας στο βάθος της φωτογραφίας κάποια νέφη Cirrocumulus με ρώτησε αν είναι “κύματα βαρύτητας”.

Παρότι τα σύννεφα αυτά δεν παρουσιάζουν κάποιες σαφείς ζώνες και είναι λίγα, η απάντησή μας είναι θετική, καθώς η παρουσία έστω και λίγων είναι ένας δείκτης ύπαρξης κυμάτων βαρύτητας στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Έχουμε αναφέρει σε παλαιότερα άρθρα μας ότι η ευστάθεια της ατμόσφαιρας είναι ζωτικής σημασίας για τη δημιουργία κυμάτων βαρύτητας. Εάν η ατμόσφαιρα είναι ευσταθής, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της ατμόσφαιρας και του ανερχόμενου αέρα δημιουργεί μια δύναμη που επαναφέρει αυτόν τον αέρα στην αρχική του θέση. Ο αέρας θα συνεχίσει να ανεβαίνει και να βυθίζεται, σχηματίζοντας ένα μοτίβο κυμάτων. Ένα ανάλογο αυτού φαινόμενο είναι να φανταστείτε ότι πετάτε έναν βράχο σε μια λίμνη. Όταν ο βράχος προσκρούει στο νερό, δημιουργούνται κυματισμοί και στη συνέχεια εξαπλώνονται προς τα έξω. Καθώς οι κυματισμοί εξαπλώνονται προς τα έξω, τελικά διαλύονται. Πολύ καθαρά αυτό διακρίνεται στην εισαγωγική φωτογραφία του άρθρου μας.

Στο παραπάνω βίντεο παρακολουθούμε την κίνηση των νεφών που σχηματίζουν κύματα βαρύτητας που ομαδικά εξασθενούν κινούμενα ανατολικότερα . Για να διατηρηθεί ένα κύμα βαρύτητας, η κατακόρυφη ατμοσφαιρική δομή είναι απαραίτητη. Ένα βασικό χαρακτηριστικό αυτής της διάταξης είναι να υπάρχει μια βαθιά αναστροφή σε χαμηλά επίπεδα (ένα στρώμα στο οποίο η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος). Αυτό το στρώμα είναι χαρακτηριστικά πολύ σταθερό και τυπικά βρίσκεται στα βόρεια ενός θερμού μετώπου. Η ίδια η αναστροφή παίζει δύο ρόλους στη διάδοση του κύματος. Πρώτον, επιτρέπει στο κύμα να συνεχίσει να εξαπλώνεται οριζόντια διατηρώντας τη δύναμή του και δεύτερον, η αναστροφή εμποδίζει την κατακόρυφη διάδοση της ενέργειας του κύματος, η οποία με τη σειρά της εμποδίζει τη διάχυση του κύματος.

Τα κύματα βαρύτητας της ατμόσφαιρας μπορεί να σχηματιστούν όταν οι άνεμοι πνέουν κατά μήκος των βουνών. Ο σχηματισμός των ορογραφικών νεφών ακολουθεί την γενική περιγραφή δημιουργίας των κυμάτων βαρύτητας, παρότι τα κύματα βαρύτητας τα έχουμε συνδέσει κυρίως με την ανώτερη ατμόσφαιρα.

Τα ορογραφικά νέφη όπως όλοι μας τα αναγνωρίζουμε, εμφανίζονται όταν οι βεβαρημένες με υγρασία αέριες μάζες αναγκάζονται από το ανάγλυφο της Γης ν’ ανεβούν σε μεγάλα υψόμετρα, όπως είναι οι κορυφογραμμές των βουνών. Ο αέρας που κινείται προς τα πάνω , σε μεγαλύτερα υψόμετρα, (ο λεγόμενος αναβατικός άνεμος) ψύχεται και οι υδρατμοί του συμπυκνώνονται και σχηματίζονται τα σύννεφα. Από την κορυφή του βουνού αρχίζει η κατακρήμνιση του αέρα και δημιουργούνται οι ριπαίοι καταβατικοί άνεμοι, που μεταφέρουν υψηλής πυκνότητας ξηρότερο αέρα και τα σύννεφα τότε αρχίζουν να διαλύονται Η συνολική διαδικασία περιγράφεται σε 6 βήματα.

1. Ο άνεμος που πνέει πάνω από ένα βουνό σπρώχνει προς τα πάνω μια ποσότητα αέρα. 2. Η ορμή μεταφέρει τη φυσαλίδα προς τα πάνω, αντιτιθέμενη στην έλξη της βαρύτητας, αφού ψυχθεί κάτω από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα. 3. Η ψύξη του αέρα καθώς ανεβαίνει κάνει την αέρια μάζα πιο πυκνή. Η άνοδος του αέρα επιβραδύνεται και τελικά αρχίζει να βυθίζεται. 4. Καθώς βυθίζεται, η βαρύτητα επιταχύνει την καθοδική κίνηση. Ο αέρας ζεσταίνεται καθώς βυθίζεται (διαβατική θέρμανση) . 5. Με τη φυσαλίδα αέρα τώρα πιο ζεστή και λιγότερο πυκνή από τον περιβάλλοντα αέρα, ο αέρας αρχίζει να ανεβαίνει ξανά. 6. Η κίνηση πάνω-κάτω συνεχίζεται, αργά αργά και βαθμιαία με αυτόν τον τρόπο ο άνεμος μεταφέρει το κύμα κατά μήκος της κίνησής του.

Τα κύματα βαρύτητας μπορεί να συμβαίνουν συχνά, αλλά δεν είναι εύκολα διακριτά. Δεν προκαλούν προβλήματα στην επιφάνεια της γης, ωστόσο μπορεί να προκαλέσουν αναταράξεις στις πτήσεις. Όπως αναφέραμε και προηγουμένως όταν ρίχνουμε μια μια πέτρα στη λίμνη και βλέπουμε τους κυματισμούς να διαδίδονται γύρω από αυτή , είναι κι αυτοί κύματα βαρύτητας. Ουσιαστικά, τα κύματα βαρύτητας είναι αναταράξεις που μπορούν να συμβούν σε οποιοδήποτε ρευστό. Ένα κύμα βαρύτητας δεν είναι τίποτα άλλο από ένα κύμα που κινείται μέσα από ένα σταθερό στρώμα της ατμόσφαιρας.

Τα ανοδικά ρεύματα καταιγίδας παράγουν κύματα βαρύτητας καθώς προσπαθούν να εισχωρήσουν στην τροπόπαυση. Η τροπόπαυση αντιπροσωπεύει μια περιοχή με πολύ σταθερό αέρα. Αυτός ο σταθερός αέρας σε συνδυασμό με την ανοδική ορμή ενός ανοδικού ρεύματος μιας καταιγίδας (μηχανισμός ενεργοποίησης) θα δημιουργήσει κύματα βαρύτητας μέσα στα σύννεφα που προσπαθούν να μπουν στην τροπόπαυση. Παραπάνω παρατηρούμε τα ευκρινή κύματα βαρύτητας που δημιουργήθηκαν μετά την έκρηξη του ηφαιστείου Cumbre Vieja τον Οκτώβριο του 2021 στην Τενερίφη.