Группа ученых-физиков доказала, что атмосферные процессы, проходящие в самых разных частях Земли, синхронизированы между собой. Физики сделали такой вывод благодаря эксперименту, который моделировал различные климатические явления. Это исследование, было опубликованно в журнале Physical Review Letters и оно стало первым экспериментальным подтверждением "эффекта бабочки" для земной погоды.
Предметом исследования стала связь между процессами Эль-Ниньо (явление, характеризующееся повышением температуры поверхностных слоев воды в центральной части Тихого океана минимум на полградуса по Цельсию) и осцилляцией Маддена-Джулиана (фронт дождей над Индийским и Тихим океанами). Существование подобной взаимосвязи постулировалось достаточно давно, однако на практике подтверждено не было.
Авторы данной эксперимента решили смоделировать процессы, происходящие в атмосфере и в океане. Они для этого использовали вращающуюся емкость, котороую заполнли смесью воды и глицерина, а внутри емкости расположили еще один цилиндр, в итоге жидкость наливалась в пространство между ним и внешней стенкой. Во время работы внешний цилиндр нагревался, а внутренний - охлаждался, тем самым имитируя температурное влияние тропиков одного из полюсов.
Такая система позволяет удовлетворительно моделировать процессы, происходящие в одном полушарии. Для того чтобы исследовать климатические изменения в масштабе всего земного шара, ученые усовершенствовали эту систему. Они взяли две емкости, температура внутри которых поддерживалась при помощи шлангов с водой, обвивающих цилиндры, затем соединили "выход" шланга, обернутого вокруг теплого цилиндра одной из емкостей, со "входом" шланга, который обвивал теплый цилиндр второй емкости. Благодаря этому, температурные изменения в первой емкости могли влиять на температуру второй. В масштабах планеты шланги должны были представлять тропические ветра, дующие в сторону экватора. Созданная учеными система смогла передавать температурные колебания в 0,05 градуса и даже меньше.
Физики контролировали движение жидкости в первой емкости, изменяя параметры ее вращения. Они добились того, чтобы потоки внутри жидкости носили сначала периодический, а потом хаотический характер. Во всех случаях движения внутри жидкости во второй емкости довольно быстро начинали приобретать тот же характер, что и в первой. Проанализировав полученные результаты, экспериментаторы составили на их основе математическую модель, которая показала, что синхронизация двух емкостей носит сложный характер, однако четко прослеживается.
В ходе эксперимента,ученым удалось показать, что для атмосферных процессов характерен "эффект бабочки" - свойство хаотических систем, заключающееся в том, что незначительное влияние на систему может иметь выраженные и непредсказуемые эффекты в другом месте и в другое время. В настоящее время авторы работы проверяют свою модель на реальных климатических данных и, по их словам, им уже удалось обнаружить некоторую синхронизацию.
|
