Παράξενες γεωμετρικές μορφές που εμφανίζονται στο κέντρο στροβιλιζόμενων δινών στις πλανητικές ατμόσφαιρες, εξηγούνται από ένα απλό πείραμα με έναν κάδο γεμάτο νερό. Ερευνητές στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας έχουν δημιουργήσει παρόμοιες γεωμετρικές μορφές (τρύπες υπό μορφή αστέρων, τετραγώνων, πενταγώνων και εξαγώνων) σε δίνες νερού μέσα σε ένα κυλινδρικό κάδο. "Οι μορφές εμφανίζονται αρκετά εύκολα μόλις ο κάδος εκτελέσει μια έως επτά περιστροφές ανά δευτερόλεπτο", σημειώνουν.
Παράξενες γεωμετρικές μορφές που εμφανίζονται στο κέντρο στροβιλιζόμενων δινών στις πλανητικές ατμόσφαιρες, εξηγούνται από ένα απλό πείραμα με έναν κάδο γεμάτο νερό. Ερευνητές στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας έχουν δημιουργήσει παρόμοιες γεωμετρικές μορφές (τρύπες υπό μορφή αστέρων, τετραγώνων, πενταγώνων και εξαγώνων) σε δίνες νερού μέσα σε ένα κυλινδρικό κάδο. "Οι μορφές εμφανίζονται αρκετά εύκολα μόλις ο κάδος εκτελέσει μια έως επτά περιστροφές ανά δευτερόλεπτο", σημειώνουν.
Ο Τόμας Μπορ και οι συνεργάτες του έφτιαξαν κάδους από πλεξιγκλάς, με διάμετρο 13 και 20 εκατοστά, με τον μεταλλικό πυθμένα να μπορεί να περιστρέφεται σε υψηλές ταχύτητες με τη βοήθεια κατάλληλης μηχανής. Γέμισαν τον κάδο με το νερό και περιέστρεψαν τον πάτο ώστε δημιουργήσουν στην πάνω επιφάνεια του νερού μία δίνη που εξαπλώνεται προς τα τοιχώματα του δοχείου. Αυτή η κατασκευή είναι παρόμοια με τον περιστρεφόμενο δίσκο του Νεύτωνα, που ο επιστήμονας χρησιμοποίησε το δέκατο έβδομο αιώνα για να μελετήσει τις φυγόκεντρες δυνάμεις. Οι ερευνητές διαπίστωσαν πως όταν ο πυθμένας περιφερόταν γρήγορα το νερό εξαπλωνόταν στα τοιχώματα δημιουργώντας μια τρύπα αέρα στη μέση, ενώ η μορφή της δεν ήταν κυκλική όπως αναμενόταν. Αντ' αυτού καθώς ο κάδος περιστρεφόταν με συνεχώς αυξανόμενες ταχύτητες το κενό αέρα στη μέση έπαιρνε τη μορφή τρίπλευρου αστεριού, τετραγώνου, πενταγώνου ενώ σε υψηλότερες ταχύτητες σχηματιζόταν ένα εξάγωνο. Η συσκευή που απαιτείται για να δούμε αυτήν την παράξενη επίδραση είναι τόσο απλή που προκαλεί έκπληξη πως ποτέ μέχρι τώρα δεν είχε αναφερθεί. Ο Μπορ καταλήγει: "είτε κανένας δεν το έψαχνε, ή απλά δεν περιέστρεφαν το νερό πολύ γρήγορα". Ο Χάρι Σούνει, ειδικός στα σχέδια που δημιουργούνται από ρευστά στο πανεπιστήμιο του Τέξας, λέει ότι "η νέα παρατήρηση συμφωνεί κατά προσέγγιση με αυτό που αναμενόταν. Σε αρκετά υψηλές ταχύτητες περιστροφής, ένα ρευστό χαρακτηρίζεται από αστάθεια ροής η οποία δημιουργεί μια συμμετρική δομή".
Παρόμοιες πολυγωνικές μορφές έχουν αναφερθεί σε γιγαντιαίες δίνες στην γήινη ατμόσφαιρα και σε άλλους πλανήτες, καθώς επίσης και στο μάτι ενός ανεμοστρόβιλου. Ενώ μία τεράστια εξαγωνικής μορφής δίνη, είχε εντοπιστεί από το διαστημικό σκάφος Βόγιατζερ στο βόρειο πόλο του πλανήτη Κρόνου. Αυτές οι φυσικές δομές ποτέ δεν έχουν εξηγηθεί πλήρως. Θα μπορούσαν άραγε να παράγονται με το μηχανισμό που παρατήρησε η Δανέζικη ερευνητική ομάδα; "Αναμένω ότι παρόμοιες συνθήκες ίσως ισχύουν και σε ατμόσφαιρες", αναφέρει ο Μπορ. Γνωρίζει όμως πως σε αυτή τη φάση δεν κατανοεί πλήρως τη διαδικασία δημιουργίας της μορφής ώστε να μπορεί με βεβαιότητα να κάνει συγκρίσεις. Εν τω μεταξύ, ο Σούνει, σκέφτεται ότι η διαδικασία είναι απίθανο να συμβαίνει σε ροές μεγάλης κλίμακας όπως στον Κρόνο, όμως θα μπορούσε να εξηγήσει φυσικά φαινόμενα μικρότερης κλίμακας όπως οι ανεμοστρόβιλοι.
Polygons on a Rotating Fluid Surface
Tomas Bohr, Professor of Physics
Flow induced patterning at the air–water interface
Symmetry breaking to a rotating wave in a lid-driven cylinder with a free surface: Experimental observation
Symmetry breaking in free-surface cylinder flows (αρχείο σε μορφή .pdf)
