Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Co prawda burza w szklance wody ma w przysłowiu zupełnie inne znaczenie, lecz po długim okresie prób fizykom z Uniwersytetu w Bordeaux naprawdę udało się wreszcie odtworzyć huragan w naczyniu wielkości filiżanki. Przykrywa je mydlana bańka, a wewnątrz szaleje cyklon o średnicy zaledwie kilku centymetrów. Jak w guliwerowskiej krainie liliputów...

Choć dużo mniejszy, huragan utworzony przez człowieka ma dokładnie te same właściwości, co naturalne wiatry. Hamid Kellay, szef zespołu, twierdzi, że eksperyment jest naprawdę prosty. Najpierw zlewkę należy wypełnić roztworem mydła. Potem trzeba wziąć słomkę i wydmuchać bańkę. Półkulista bańka przykrywa z wierzchu naczynie, a roztwór jest podgrzewany do temperatury 45°C. W miarę wzrostu temperatury zaczyna zachodzić proces unoszenia się w górę strumieni ciepłego powietrza (konwekcja naturalna). Czasem na samym szczycie formują się pojedyncze duże wiry, których średnica dochodzi do kilku centymetrów. Pomyśleliśmy, że wyglądają one jak cyklony.

Aby sprawdzić, czy miniwiry zachowują się jak prawdziwe huragany, naukowcy sfilmowali ich ruch. Nagranie porównali z danymi uzyskanymi podczas sezonu huraganowego 2003-2004. Zaobserwowano podobny ruch termiczny, choć same trasy "małych i dużych" już się od siebie różniły (Physical Review Letters).

Kellay twierdzi, że prawdziwe huragany są efektem innych zjawisk atmosferycznych, a na ich przemieszczanie się silnie wpływa ruch wirowy Ziemi. Tego wszystkiego brakuje, oczywiście, w przypadku mydlanej bańki. Mimo wszystko może ona posłużyć jako rodzaj laboratorium, gdzie sprawdza się, jak wygląda interakcja huraganów z otaczającym powietrzem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
      To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
      Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
      Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
      Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
      Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
      Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
      Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opadające krople deszczu trą o powietrze, przez co energia kinetyczna zarówno kropli jak i powietrza zamieniana jest w energię cieplną i zostaje rozproszona. Grupa matematyków policzyła ilość rozpraszanej w ten sposób energii i ze zdumieniem odkryła, że opady deszczu mogą być bardzo istotnym składnikiem ogólnego bilansu energetycznego atmosfery.
      Matematycy Olivier Pauluis z New York University oraz Juliana Dias z Narodowej Administracji Oceanów i Atmosfery (NOAA) wykorzystali dane uzyskane przez program Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM). Z ich obliczeń wynika, że pomiędzy 30. stopniem szerokości północnej a 30. stopniem szerokości południowej, rozproszenie energii wskutek tarcia kropli deszczu o powietrze średnio 1,8 wata na metr kwadratowy. Spadające krople wody i kryształki lodu stanowią minimalną część masy atmosfery, jednak, jak się okazuje, prowadzą do rozproszenia olbrzymich ilości energii.
      Specjaliści przewidują, że w miarę jak klimat będzie się ocieplał, opady staną się bardziej intensywne. Co więcej krople będą miały dłuższą drogę do przebycia, gdyż para wodna będzie kondensowała na większych wysokościach. Pauluis uważa, że na każdy stopień wzrostu temperatury ilość rozpraszanej energii wzrośnie o kilka procent. Wyliczenia te są zgodne z wcześniejszymi modelami klimatycznymi. Spodziewamy się, że wraz ze wzrostem temperatury wielkoskalowe cyrkulacje powietrza w tropikach, takie jak komórka Hadleya czy komórka Walkera osłabną - mówią uczeni. Można zatem spodziewać się osłabnięcia pasatów, które są częścią obu komórek.
      Nie osłabną za to huragany. Są one bowiem zależne nie od energii zgromadzonej w atmosferze a od temperatury powierzchni oceanów. Eksperci zapowiadają wzrost siły tych wiatrów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powinniśmy przyzwyczaić się, że katastrofy naturalne, które obecnie nazywamy „powodzią stulecia“ czy „huraganem stulecia“, będziemy w przyszłości nazywali „katastrofami dekady“. Badania przeprowadzone przez uczonych z MIT-u i Princeton University wskazują, że wraz ze zmieniającym się klimatem będziemy coraz częściej doświadczali wielkich klęsk żywiołowych. Ich zdaniem potężne burze będą zdarzały się co 3-20 lat.
      Naukowcy przeprowadzili dziesiątki tysięcy symulacji burz odbywających się w różnych warunkach klimatycznych i odkryli, że wywoływane przez nie powodzie, które obecnie uznalibyśmy za „powódź 500-lecia“ będą zdarzały się co 25-240 lat.
      Ning Lin z MIT-u mówi, że znajomość częstotliwości wielkich klęsk żywiołowych pozwoli np. planować budowę wałów przeciwpowodziowych.
      Naukowcy wykorzystali cztery modele klimatyczne i przeprowadzili symulacji 45 000 burz mających miejsce w promieniu 200 kilometrów od południowego krańca Manhattanu. Każdy z modeli klimatycznych był testowany w dwóch scenariuszach. Pierwszym był „klimat obecny“, czyli uśrednione dane za lata 1981-2000 oraz „przyszły klimat“, czyli przewidywania dotyczące klimatu z lat 2081-2100.
      Mimo niewielkich różnic w wynikach uzyskanych za pomocą różnych modeli, generalna tendencja jest wyraźna - liczba gwałtownych zjawisk klimatycznych będzie rosła.
      Obecnie za „burzę stulecia“ uznaje się taką, w wyniku której poziom oceanu u wybrzeży Nowego Jorku wzrasta średnio o około 2 metry. Z kolei „burzą 500-lecia“ ma być taka, która podniesie poziom wód oceanicznych o ponad 3 metry. Podczas obu tego typu zjawisk woda zalałaby Nowy Jork, który jest chroniony wałami o wysokości 1,5 metra. Najwyższy wzrost poziomu wód wyniósł dotychczas 3,2 metra i przydarzył się w 1821 roku - mówi Lin. To odpowiada dzisiejszemu pojmowaniu „powodzi 500-lecia“. Tymczasem, jak widzimy z przeprowadzonych symulacji, taka powódź może powtórzyć się w niedługim czasie.
      Przewidywania tego typu są też o tyle ważne, że przed klęskami można się bronić. Większość budynków planowana jest na 60-120 lat, zatem możliwe jest takie planowanie miast, by były one gotowe na nadejście wielkich klęsk żywiołowych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Skarabeusze (Scarabaeus nigroaeneus) wykonują taniec na utoczonej z gnoju kulce, by zorientować się w terenie i odejść prostą drogą od kupki łajna, przy której konkurencja jest najsilniejsza.
      Naukowcy ze Szwecji i RPA, którzy pracowali pod przewodnictwem Emily Baird z Uniwersytetu w Lund, badali okoliczności, w jakich występuje taniec. Odkryli, że chrząszcze tańczą, nim odejdą od kupki gnoju, gdy natrafią na przeszkodę albo utracą kontrolę nad kulką. Oznacza to, że wspinanie się na nią i obracanie wokół jej pionowej osi jest kluczowe dla podtrzymania ruchu w linii prostej. Biolodzy sądzą, że podrygując, skarabeusz utrwala sobie wskazania kompasu astronomicznego, a konkretnie słonecznego. Mamy więc do czynienia z pośredniczonym wzrokowo mechanizmem, który pozwala rozpocząć kierowanie kulką oraz w razie jakichkolwiek trudności podtrzymać obrany na wstępie tor.
      Świeże odchody wabią dużo chrząszczy, dlatego z punktu widzenia jednostki konieczne jest unikanie innych, którzy mogliby chcieć ukraść cenną kulkę. W tym celu skarabeusze odciągają kulkę od kupki gnoju najskuteczniej, jak się da, czyli po linii prostej.
      Biolodzy ustalili to wszystko w serii eksperymentów, które miały pomieszać skarabeuszom szyki. Kierowali je półokrągłym korytarzem czy używali zmieniającego położenie słońca lustra.
      Baird dodaje, że taniec występuje także u mrówek, które przed odejściem od gniazda obracają sie, by zapamiętać charakterystyczne cechy krajobrazu.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Shimon Wdowinski z University of Miami zauważył związek pomiędzy tropikalnymi cyklonami a... trzęsieniami ziemi. Języczkiem spustowym są bardzo duże opady deszczów - mówi uczony.
      Duże opady prowadzą do tysięcy przypadków osunięć gruntu oraz do erozji. To usuwa wierzchnią warstwę i zmniejsza napięcia w położonych poniżej skałach, przez co zaczynają się one poruszać - dodaje.
      Wdowinski przeanalizował trzęsienia ziemi o sile 6 i więcej stopni, które wystąpiły w ciągu ostatnich 50 lat na Tajwanie i Haiti. Zauważył, że w ciągu czterech lat po bardzo poważnych tajfunach - Morakot, Herb i Flossie - w górskich regionach Tajwanu doszło do całej serii trzęsień ziemi. Po tajfunie Flossie (rok 1969) doszło w 1972 roku do trzęsienia o sile 6,2 stopnia. Z kolei tajfun Herb (rok 1996) spowodował wystąpienie trzęsień w roku 1998 (6,2 stopnia) i 1999 (7,6 stopnia). W końcu wynikiem pojawienia się w 2009 roku tajfunu Morakot były trzęsienia z 2009 (6,2) i 2010 (6,4) roku.
      Z kolei trzęsienie ziemi z 2010 roku, które zniszczyło Haiti, poprzedzały cztery cyklony, które półtora roku wcześniej nawiedziły wyspę w ciągu zaledwie miesiąca.
      Wdowinski wykazał też, że podobny mechanizm zależności opadów i trzęsień ziemi można zauważyć w przypadku wstrząsów o magnitudzie 5 stopni. Zaznacza przy tym, że jego uwagi dotyczą tylko tropikalnych aktywnych sejsmicznie regionów górskich.
      Naukowiec chce teraz przeanalizować dane z Japonii i Filipin, które również są regionami aktywnymi sejsmicznie, gdzie występują góry oraz obfite opady. 
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...