یک مسیر جدید برای شناخت هسته زمین - گردش مرموز در دل جریان های متلاطم

به گزارش سرویس اقتصادی خبر ناب به نقل از همشهری - یکتا فراهانی: جریان های متلاطم همواره یکی از رمزآلودترین پدیده ها در فیزیک بوده اند؛ از جوش آمدن یک قوری آب تا جریان های عظیم در هسته سیاره ما. حالا گروهی از فیزیکدانان دانشگاه نیویورک در آزمایشی الهام گرفته از رفتار چرخشی هسته زمین به کشفی عجیب رسیده اند: وقتی یک جسم جامد آزاد در دل این جریان ها قرار گیرد، نه تنها گرفتار بی نظمی نمی شود، بلکه با نظمی شگفت انگیز شروع به چرخش می کند. این یافته، نه فقط درک ما از سیالات را به چالش می کشد، بلکه می تواند راهی نو برای فهم بهتر ساختار و رفتار درونی زمین بگشاید.

تلاطم سیال
مطالعه جدیدی که در نشریه معتبر Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده، به بررسی نوع خاصی از تلاطم سیال می پردازد؛ تلاطمی که نه تنها در زمین، بلکه در پدیده هایی مانند آب جوشان نیز یافت می شود. این پژوهش بر پدیده ای به نام همرفت ریلی–بنارد (Rayleigh–Bénard convection) تمرکز دارد؛ حرکتی از سیال که بر اثر گرم شدن از پایین ایجاد و منجر به جریان های چرخشی پیچیده می شود.

شبیه سازی هسته زمین

چرخش نرم در میان آشوب

آنچه فیزیکدانان را شگفت زده کرد، مشاهده نوعی رفتار منظم و قابل پیش بینی در دل جریان های متلاطم بود. برخلاف انتظار، جسم جامد معلق در سیال، همراه با جریان ها شروع به چرخشی نرم و هماهنگ کرد. پروفسور «جون ژانگ» از دانشگاه نیویورک و نویسنده اصلی این مقاله، می گوید: نتایج ما نشان دادند که حتی در دل تلاطم های شدید، سیستم به نوعی رفتاری منظم از خود نشان می دهد. ما شاهد چرخشی نرم و هم جهت میان جریان ها و جسم جامد بودیم.

راز تغییر جهت

مطالعات نشان می دهند این چرخش ها می توانند در دو جهت ساعت گرد یا پادساعت گرد رخ دهند و سرعت چرخش، به شدت جریان های همرفتی وابسته است. نکته جالب تر آنکه در بعضی لحظات، جهت چرخش سیستم به طور کامل تغییر می کند؛ رخدادی که به طور مستقیم ناشی از ماهیت متغیر تلاطم هاست.

پژوهشی الهام گرفته از هسته زمین

الهام این پژوهش از پدیده «چرخش فوقانی» هسته درونی زمین گرفته شده؛ جایی که تصور می شود هسته جامد در تعامل با هسته مایع اطرافش، رفتارهای چرخشی ویژه ای از خود نشان می دهد. ژانگ توضیح می دهد: ما تلاش کردیم تعامل میان یک جریان تلاطمی و یک جسم جامد آزاد را بررسی کنیم. نتایج تأیید می کنند حتی تلاطم نیز می تواند با تعامل با اجسام جامد، رام و قابل پیش بینی شود.

قدرت فراموش شده همرفت حرارتی

این پژوهش همچنین یادآوری می کند نقش همرفت حرارتی؛ پدیده ای که ناشی از گرمایش از پایین است در درک ساختار سیارات می تواند بسیار فراتر از تصورات کنونی ما باشد. جریان های حرارتی ممکن است نه تنها عامل حرکت لایه های زیرین زمین باشند، بلکه حتی در کنترل و شکل گیری رفتارهای چرخشی درونی نیز نقش حیاتی ایفا کنند.

وقتی فیزیک، چرخش زمین را بازسازی می کند

مطالعه جدید، چشم انداز تازه ای از درک ما نسبت به رفتار سیالات در محیط های پیچیده گشوده است. اینکه جریان های متلاطم بتوانند در تعامل با یک جسم جامد به نظمی قابل پیش بینی دست یابند، نه تنها جذاب است، بلکه می تواند در مطالعات ژئوفیزیکی، طراحی سیستم های خنک کننده، و حتی پژوهش های مهندسی کاربرد داشته باشد.

این خبر توسط سایت همشهری آنلاین منتشر شده و خبر ناب صرفا آن را به اشتراک گذاشته است.

منبع : همشهری آنلاین