Το κυκλικό φράγμα (εμπόδιο) ροής, εμποδίζει τη διαφυγή από την αναρρόφηση.
Δεν υπάρχει διαφυγή: αυτό που κάποτε παγιδεύτηκε στις μεγάλες δίνες του ωκεανού δεν μπορεί να βγει έξω. Επειδή ένα φράγμα από νερό που περιστρέφεται, χωρίζει τις δίνες τόσο απότομα από το περιβάλλον τους που μοιάζουν με μαύρη τρύπα. Μια ομάδα ερευνητών το ανακάλυψε με δική της έκπληξη όταν προσπάθησαν να προσδιορίσουν μαθηματικά τα όρια σε αυτές τις δίνες -τέρατα, των θαλασσών.
Τα παγκόσμια ωκεάνια ρεύματα διαμορφώνουν τους ωκεανούς και το κλίμα μας. Επιπλέον, υπάρχουν τεράστιες δίνες του ωκεανού με διάμετρο άνω των 150 χιλιομέτρων. Ο αριθμός τέτοιων δινών στους νότιους ωκεανούς αυξάνεται, αυξάνοντας έτσι τη μεταφορά ζεστού και αλμυρού νερού προς τα βόρεια. Αυτό θα μπορούσε επίσης να έχει καθοριστική επίδραση στο κλίμα εδώ.
θαλάσσια δίνη-μαύρες τρύπες
Δίνες του ωκεανού: μερικές από αυτές σχηματίζουν κλειστές μονάδες - ένα στρώμα φραγμού εμποδίζει τη διαφυγή.
Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να μετρήσουν με ακρίβεια αυτή την επίδραση των γιγαντιαίων θαλάσσιων δινών, επειδή δεν κατάφεραν να προσδιορίσουν τα όρια των περιστρεφόμενων υδάτινων μαζών.
Λόγω της ταυτόχρονης περιστρεφόμενης και παρασυρόμενης κίνησής τους, φαίνονται χαοτικές σε έναν παρατηρητή.
Ο George Haller από το Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (ETH Zürich) της Ζυρίχης και ο Francisco Beron-Vera από το Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι βρήκαν μια λύση σε αυτό το πρόβλημα. Παρουσίασαν μια μαθηματική μέθοδο, με την οποία οι δίνες των ωκεανών που μεταφέρουν νερό μπορούν να αναγνωριστούν με σαφή όρια.
Καμία διαφυγή από την αναρρόφηση
Προς έκπληξή τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τέτοιες εξαιρετικά συνεκτικές δίνες μοιάζουν μαθηματικά με μαύρες τρύπες. Αυτές έχουν τόσο μεγάλη μάζα που προσελκύουν ό,τι τους πλησιάζει από μια ορισμένη απόσταση. Ούτε το φως μπορεί να τους ξεφύγει όταν μπει στη σφαίρα επιρροής τους.
Αλλά υπάρχει μια ειδική περίπτωση: όταν μια ακτίνα φωτός χτυπά μια μαύρη τρύπα σε μια ορισμένη απόσταση, κάμπτεται τόσο πολύ από τη βαρύτητα που κλείνει σε μια κυκλική τροχιά. Μια επιφάνεια φραγμού, που αποτελείται από τέτοιους κλειστούς δακτυλίους φωτός, ονομάζεται σφαίρα φωτονίων στη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Ο Haller και ο Beron-Vera ανακάλυψαν παρόμοιες κλειστές γραμμές φραγμού γύρω από ορισμένες δίνες του ωκεανού. Τα υγρά σωματίδια κινούνται σε αυτές τις γραμμές όπως σε μια κλειστή τροχιά - παρόμοια με την κίνηση του φωτός σε μια σφαίρα φωτονίων. Και όπως συμβαίνει με τις μαύρες τρύπες, τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει μέσα από αυτές τις κλειστές γραμμές φραγμού, ούτε καν το νερό. Είναι ακριβώς αυτά τα εμπόδια που βοηθούν στον εντοπισμό σταθερά συνεκτικών δινών ωκεανού στο μεγάλο όγκο των διαθέσιμων δορυφορικών δεδομένων. Σύμφωνα με τον Haller, είναι πολύ εκπληκτικό το γεγονός ότι υπάρχουν στην πραγματικότητα τέτοιες συνεκτικές «υδάτινες σφαίρες».
Δίνη (Vortex) ως θαλάσσιο ταξί
Επειδή οι δίνες συγκρατούνται τόσο σταθερά, λειτουργούν σαν όχημα μεταφοράς - όχι μόνο για μικροοργανισμούς όπως πλαγκτόν ή ξένα αντικείμενα όπως πλαστικά απόβλητα ή λάδι, αλλά και για νερό με θερμοκρασία και αλατότητα που μπορεί να διαφέρει από το περιβάλλον νερό. Ο Haller και ο Beron-Vera επαλήθευσαν αυτή την παρατήρηση με τους λεγόμενους Agulhas Rings, μια ομάδα ωκεάνιων δινών που σχηματίζονται τακτικά στο νότιο ωκεανό στο νότιο άκρο της Αφρικής και μεταφέρουν ζεστό, αλμυρό νερό προς τα βόρεια.
Οι ερευνητές παρακολούθησαν επτά δακτυλίους Agulhas τύπου μαύρης τρύπας που μετέφεραν το νερό που περιείχαν, για σχεδόν ένα χρόνο χωρίς να αναμιγνύεται με το περιβάλλον νερό.
Παραδόξως, ο πρώτος που αναγνώρισε τις δίνες των ωκεανών ως τέτοια έντονα οριοθετημένα δινορεύματα ήταν πιθανώς ο Αμερικανός συγγραφέας Έντγκαρ Άλαν Πόε. Στην ιστορία του «A Descent into the Maelstrom» περιγράφει μια σταθερή ζώνη από αφρό γύρω από μια θαλάσσια δίνη. Αυτό χρησίμευσε ως έμπνευση για τον Haller και τον Beron-Vera για να αναζητήσουν αυτές τις σταθερές ζώνες - το ωκεάνιο ισοδύναμο των σφαιρών φωτονίων - με εξελιγμένους μαθηματικούς τύπους. Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να απαντήσουν σε μερικά από τα μεγάλα ερωτήματα στην έρευνα των ωκεανών, από ζητήματα που σχετίζονται με το κλίμα μέχρι τα μοτίβα των απορριμμάτων και του πετρελαίου.
Ένας συνάδελφος του Beron-Vera ανακάλυψε πρόσφατα μια άγνωστη μέχρι τώρα ωκεάνια δίνη αυτού του τύπου στον Κόλπο του Μεξικού. Τώρα χρησιμοποιεί αυτή την ανακάλυψη για να υπολογίσει τη μεταφορά μιας πιθανής μελλοντικής πετρελαιοκηλίδας. Σύμφωνα με τον Haller, τέτοιες συνεκτικές δίνες συμβαίνουν και σε άλλα πολύπλοκα ρεύματα έξω από τη θάλασσα.
Με αυτή την έννοια, πολλοί κυκλώνες είναι επίσης πιθανό να μοιάζουν με μαύρες τρύπες. Πιθανώς το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα δίνης τύπου μαύρης τρύπας θα μπορούσε να είναι η μεγάλη κόκκινη κηλίδα - μια σταθερή μεγα-καταιγίδα - στον πλανήτη Δία. «Οι μαθηματικοί προσπάθησαν από καιρό να κατανοήσουν τέτοιες συνεκτικές δίνες σε πολύπλοκες ροές», εξηγεί ο Haller.
Βίντεο: animation των δαχτυλιδιών Agulhas
https://www.youtube.com/watch?v=kUZUzF7zTVo&feature=emb_imp_woyt
πηγή 27-9-2013
https://www.pravda-tv.com/2013/09/ozean-wirbel-sind-schwarze-locher-des-meeres-video/
=====================
Οι μαύρες τρύπες της θάλασσας
Οι γιγάντιες δίνες των ωκεανών συμπεριφέρονται μαθηματικά με παρόμοιο τρόπο με τις μαύρες τρύπες στο διάστημα: και οι δύο έχουν στερεά εμπόδια και τίποτα δεν μπορεί να τους ξεφύγει. Αυτό ανακάλυψε ένας μαθηματικός από το ETH της Ζυρίχης μαζί με έναν Αμερικανό ωκεανογράφο.
23 Σεπτεμβρίου 2013
(Ελβετικό Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό Ινστιτούτο Ζυρίχης, Γερμανικά : Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, δημόσιο ερευνητικό πανεπιστήμιο στην πόλη της Ζυρίχης , στην Ελβετία]
Οι γιγάντιες δίνες του ωκεανού συμπεριφέρονται μαθηματικά με παρόμοιο τρόπο με τις μαύρες τρύπες στο διάστημα: και οι δύο έχουν στερεά εμπόδια και τίποτα δεν μπορεί να τους ξεφύγει. Αυτό γράφουν ένας Ελβετός μαθηματικός και ένας Αμερικανός ωκεανογράφος στο « Journal of Fluid Mechanics »
Τα νέα αποτελέσματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην απάντηση ορισμένων ερωτήσεων που δεν είχαν απαντηθεί προηγουμένως στη θαλάσσια έρευνα, έγραψε το ETH Zurich. Μεγάλες δίνες που φτάνουν σε διάμετρο πάνω από 150 χιλιόμετρα επηρεάζουν, μεταξύ άλλων, το κλίμα και την εξάπλωση των σκουπιδιών και του πετρελαίου στη θάλασσα.
Συγκλονιστικές ομοιότητες
Προηγούμενες έρευνες για τη δυναμική των μεγάλων υδάτινων δινών απέτυχαν επειδή οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να προσδιορίσουν τα όρια των περιστρεφόμενων υδάτινων μαζών. Ο George Haller από το ETH της Ζυρίχης και ο Francisco Beron-Vera από το Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι το πέτυχαν τώρα χρησιμοποιώντας μια νέα μαθηματική μέθοδο, σύμφωνα με το γραφείο Τύπου του ETH. [ETH ZÜRICH]
Το ερευνητικό δίδυμο μπόρεσε να αναγνωρίσει σαφώς καθορισμένες ωκεάνιες δίνες σε δορυφορικά δεδομένα και ανακάλυψε ότι οι ιδιότητες των δινών είναι εντυπωσιακά παρόμοιες με αυτές των μαύρων τρυπών στο διάστημα. Χάρη στην τεράστια μάζα τους, οι μαύρες τρύπες προσελκύουν όλη την ύλη σε μια ορισμένη απόσταση - συμπεριλαμβανομένου του φωτός.
Ο Haller και ο Beron-Vera ανακάλυψαν παρόμοιες κλειστές γραμμές φραγμού γύρω από ορισμένες δίνες του ωκεανού από τις οποίες τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει - ούτε καν το νερό. Το νερό που έχει παγιδευτεί σε μια τέτοια δίνη παραμένει εκεί για σχεδόν ένα χρόνο - χωρίς να αναμιγνύεται με το περιβάλλον νερό. Το πλαγκτόν, τα σκουπίδια και το λάδι κρατούνται επίσης «αιχμάλωτα» με αυτόν τον τρόπο. Ως εκ τούτου, οι δίνες αναλαμβάνουν ρόλο ως οχήματα μεταφοράς στον ωκεανό. Οι δακτύλιοι Agulhas, για παράδειγμα, οι δίνες του ωκεανού που εμφανίζονται τακτικά ανοιχτά της Νότιας Αφρικής, μεταφέρουν αλμυρό, ζεστό νερό προς τα βόρεια.
Ένας συνάδελφος στο Μαϊάμι έχει ήδη δοκιμάσει τη νέα μέθοδο και ανακάλυψε μια άγνωστη δίνη τύπου μαύρης τρύπας στον Κόλπο του Μεξικού. Θέλει να χρησιμοποιήσει αυτή την ανακάλυψη για να υπολογίσει την εξάπλωση μιας πιθανής μελλοντικής πετρελαιοκηλίδας.
Ο Έντγκαρ Άλαν Πόε ως πηγή έμπνευσης
Σύμφωνα με το ETH, οι επιστήμονες εμπνεύστηκαν από τον συγγραφέα Έντγκαρ Άλαν Πόε: στην ιστορία του «A Descent into the Maelstrom» περιγράφει μια σταθερή ζώνη αφρού γύρω από μια δίνη του ωκεανού. Αυτή η περιγραφή ώθησε τους Haller και Beron-Vera να ψάξουν μαθηματικά για τέτοιες σταθερές ζώνες.
https://www.nzz.ch/wissen/wissenschaft/die-schwarzen-loecher-der-meere-ld.809433
Journal of Fluid Mechanics , Volume 731 , 25 September 2013 , R4
DOI: https://doi.org/10.1017/jfm.2013.391[Opens in a new window]
Copyright ©2013 Cambridge University Press
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου