دستاورد نو فیزیکدان ها برای پیش بینی وضع هوا - سیکانیوز

هنگامی که یک فیزیکدان مقداری شیر را در چای خود می ریزد و هم می زند، به این فکر می نماید که انواع الگوهای هم خوردن نوشیدنی را حدس بزند؛ زیرا آشفتگی از مباحثی است که همواره برای آن ها مجذوب نماینده بوده است.

فیزیکدانان مؤسسه فناوری جورجیا در آمریکا اثبات نموده اند که می توانند لحظاتی را که آشفتگی (توربولانس) الگوهای قابل مقدار گیری را منعکس می نماید، شناسایی نمایند.

دانشمندان می توانند از این روش برای افزایش درک ما از هیدرودینامیک استفاده نمایند؛ ضمن اینکه می توانند همه چیز را از پیش بینی وضع آب وهوا گرفته تا طراحی خودرو، بسیار دقیق تر انجام دهند.

رومن گریگوریُف (Roman Grigoriev)، فیزیکدان مؤسسه جورجیا، اظهار می نماید: نزدیک به یک قرن است که آشفتگی از نظر آماری به عنوان یک فرایند تصادفی توصیف شده است. نتایج ما اولین نتیجه تجربی را ارائه می نماید مبنی بر اینکه در مقیاس های کوتاه زمانی مناسب، دینامیک آشفتگی قطعی است و آن را به معادلات حاکم قطعی اساسی مرتبط می نماید.

پیش بینی سیال عمدتاً به علت نحوه تشکیل گرداب های کوچک یا گرداب ها در یک آشفتگی سخت است. هنگامی که مواد در یک خط مستقیم جریان می یابد، پیش بینی سرعت و جهت حرکت آن آسان است. با هر جریان پیچش دار تازه، سطح تازهی تشکیل می گردد که می تواند گرداب های تازهی فراوری کند.

گریگوریف می گوید: می توان آشفتگی را به خودرویی تشبیه کرد که جاده های پی درپی را دنبال می نماید. شاید بهتر باشد آن را به قطاری شبیه دانست که نه تنها بر اساس جدول زمانی مشخص شده از یک راه آهن عبور می نماید بلکه شکل آن نیز شبیه آن راه آهن است.

درست مانند راه آهن قیاسی ما، می توان آشفتگی را به عنوان یک شبیه سازی عددی یا به وسیله مدل های فیزیکی توصیف کرد. همان طور که جدول زمانی قطار برای رساندن شما به محل کارتان در سر ساعت مشخص مفید است، اگر بخواهید پیش بینی های مطمئنی درباره آشفتگی داشته باشید، پایبندی به یک رویکرد ریاضی لازم است.

به منظور پیداکردن راهی برای ساده سازی پیش بینی ها، تیم پژوهشی، مخزنی با دیواره های شفاف و مایعی حاوی ذرات ریزفلورسنت طراحی کرد. راهنمایی سیال بین یک جفت استوانه در حال چرخش مستقل و پیگیری محتویات درخشان آن مانند تماشای قطارهایی بود که در ایستگاه می چرخند.

تیم پژوهشی، با حل مجموعه ای از معادلات که تقریباً 200 سال پیش ابداع شد و هم سو کردن آزمایشات با نتایج ریاضی توانست تشخیص دهد که الگوهای خاص آشفتگی که ساختارهای منسجم نامیده شده اند، چه زمانی پدیدار می شوند.

پیشرفت در پیش بینی زمان وقوع ساختارهای منسجم، دانشمندان را قادر می سازد آب وهوا را با دقت بیشتری پیش بینی نمایند؛ ضمن اینکه امکان پیش بینی توفان ها و گردبادها را نیز فراهم می نماید.

5858