Wiry oceaniczne jak czarne dziury

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurichu (ETH Zurich) i University of Miami doszli do wniosku, że wielkie oceaniczne wiry są matematycznymi odpowiednikami czarnych dziur. Nic, co w nie wpadnie, nie może się wydostać.

Łagodne zimy, jakich doświadcza północ Europy to wynik działania Prądu Zatokowego, który wpływa na klimat. Jednak znaczenie ma nie tylko on, ale i wielkie wiry o średnicy ponad 150 kilometrów, które wędrują po oceanie. Ostatnio pojawiły się doniesienia, że na Oceanie Południowym liczba wirów rośnie, przez co w kierunku północnym przesuwają się większe masy ciepłej, słonej wody. Zjawisko takie może łagodzić negatywny wpływ topniejących lodów z Bieguna Południowego. Dotychczas jednak naukowcy nie byli w stanie ocenić wpływu wirów, gdyż nie udało się wykryć ich granic.

Rozwiązanie problemu znaleźli George Haller, profesor dynamiki nieliniowej z ETC Zurich i Francisco Beron-Vera, profesor oceanografii z University of Miami. Uczeni opublikowali w Journal of Fluid Mechanics pracę opisującą nową matematyczną technikę odnajdowania wirów o spójnych granicach.

W oceanie bardzo trudno jest odnaleźć spójną masę wody. Wszystko się porusza i zarówno dla obserwatora z zewnątrz jak i wewnątrz wir wygląda na niespójny i chaotyczny. Haller i Beron-Vera dzięki serii zdjęć satelitarnych byli w stanie wyodrębić takie spójne "wyspy" wody. Ze zdumieniem stwierdzili, że mają do czynienia ze strukturą przypominającą czarną dziurę.

Jak wiemy, nic co znajdzie się wystarczająco blisko czarnej dziury nie może z niej uciec. Nawet światło. Jednak istnieje taka odległość od czarnej dziury, że znajdujące się w niej fotony ani nie wpadają w czarną dziurę, ani nie są w stanie wyrwać się spod jej oddziaływania grawitacyjnego. Światło krąży tam po orbicie czarnej dziury, zwanej orbitą fotonową. Haller i Beron-Vera odkryli podobną orbitę wokół wirów oceanicznych. Cząstki płynów, znajdujące się na tej orbicie, poruszają się wokół wiru, ale doń nie wpadają. I podobnie jak ma to miejsce w przypadku czarnej dziury, nic co przekroczy wspomnianą barierę nie może wyrwać się z wiru. To właśnie te bariery precyzyjnie określają granice wiru.

Naukowcy zwracają uwagę, że oceaniczne wiry podobne do czarnych dziur, jako że są stabilne, mogą działać jak pojazd transportujący mikroorganizmy, zanieczyszczenia i, przede wszystkim, wody, które temperaturą i poziomem zasolenia różnią się od wód je otaczających. Haller i Beron-Vera zweryfikowali swoje spostrzeżenia obserwując Pierścienie Agulhas, czyli grupę wirów pojawiających się regularnie w pobliżu Przylądka Igielnego (RPA), które transportują ciepłą słoną wodę w kierunku północno-zachodnim. Uczeni stwierdzili, że siedem z Pierścieni to wiry typu czarnej dziury, które przez niemal rok wędrują po oceanie i zawierają ciągle tę samą wodę.

Prawdopodobnie na oceanach istnieje więcej wirów typu czarnej dziury. Już po publikacji artykułu Hellera i Berona-Veri profesor Josefina Olascoaga z University of Miami poinformowała o niespodziewanym odkryciu - za pomocą metody Hellera i Berona-Veri - olbrzymiego wiru w Zatoce Meksykańskiej.

Naukowcy spekulują, że Wielka Czerwona Plama - gigantyczny stały antycyklon na Jowiszu - może być najbardziej spektakularnym przykładem wiru o właściwościach czarnej dziury.