"Instrukcje" grawitacji dla płynów stratyfikowanych
Znaczne wahania gęstości mogą mieć istotny wpływ na ruchy w astrofizycznych lub geofizycznych płynach. Pomiędzy płaszczyznami o różnej gęstości istnieje powierzchnia styku, wzdłuż której następuje propagacja fal — podobnych do tych na powierzchni oceanu. Takie fale grawitacyjne mogą również propagować w objętości stratyfikowanego płynu, tj. płynu, którego gęstość zmienia się wraz z głębokością. Różnica w gęstościach determinuje wielkość siły przywracającej, a tym samym potencjalną amplitudę fal. Od stratyfikacji zależy również ściśle częstotliwość i długość wzbudzonych fal. Pod egidą projektu COWAVE naukowcy stworzyli jedną z najprostszych instalacji doświadczalnych do analizy skutków zmian gęstości. W swoich eksperymentach naukowcy z projektu COWAVE używali wody w zbiorniku z warstwą turbulentną przylegającą do warstwy stratyfikowanej. Przez dodatek soli lub różnicowanie temperatury wody uzyskano możliwość kontroli wyporu hydrostatycznego. Różnice w wyporze hydrostatycznym w zbiorniku skutkowały zamierzoną stratyfikacją, z maksimum gęstości wody na dnie i gradientem gęstości w kierunku powierzchni. Naukowcy z projektu COWAVE połączyli lokalne pomiary temperatury lub gęstości z globalnymi pomiarami prędkości, aby zbadać widma czasu i częstotliwości wzbudzonych fal. Stworzono również numerycznie wspomagany model matematyczny tego systemu. Analiza teoretycznie przewidzianych ruchów turbulentnych i oscylacyjnych — które zostały częściowo zbadane podczas eksperymentów — potwierdziła zdolności przewidywania modeli numerycznych. Lecz nawet w przypadku tak prostego systemu pojawiły się nowe i nieintuicyjne zjawiska fizyczne. Uczestnicy projektu COWAVE wykazali, że ruchy turbulentne w większości przypadków wzbudzają fale o niskiej częstotliwości, które pozostają zlokalizowane w pobliżu powierzchni styku płynów. Fale o wysokiej częstotliwości propagują głębiej w stratyfikowanym płynie, ze względu na selektywne tłumienie, zależne od wyporu hydrostatycznego otaczającego płynu. Wyniki projektu COWAVE wpłyną na lepsze wyjaśnienie skutków fal grawitacyjnych w atmosferycznych modelach cyrkulacji ogólnej i ich możliwości przewidywania wzorców pogodowych. Pomogą również w lepszym zrozumieniu ewolucji gwiazd i rdzeni planetarnych, gdzie dynamika stratyfikowanych warstw była jak do tej pory w dużej mierze pomijana.
