یک مسیر جدید برای شناخت هسته زمین | گردش مرموز در دل جریان‌های متلاطم

Hamshahri Online – Yekta Farahani: جریانهای موضعی همیشه یکی از مرموز ترین پدیده های فیزیک بوده اند. از جوشاندن یک قوری گرفته تا جریان عظیم در هسته سیاره ما. اکنون گروهی از فیزیکدانان دانشگاه نیویورک با الهام از رفتار چرخشی هسته زمین به آزمایشی رسیده اند: وقتی یک بدن جامد آزاد در قلب این جریان ها قرار دارد ، نه تنها در اختلال گرفتار می شود بلکه با یک نظم شگفت انگیز شروع می شود. این یافته نه تنها درک ما از مایعات را به چالش می کشد ، بلکه می تواند یک روش جدید برای درک بهتر ساختار و رفتار داخلی زمین نیز باز کند.

تلاطم سیال
یک مطالعه جدید که در مجله معتبر مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است ، نوع خاصی از تلاطم سیال را بررسی می کند. تلاطم نه تنها در زمین ، بلکه در پدیده هایی مانند آب جوش نیز یافت می شود. این تحقیق بر پدیده ای به نام همرفت ریلی -بنارد متمرکز شده است. یک حرکت سیال که در اثر گرم شدن از پایین ایجاد می شود و منجر به جریانهای چرخشی پیچیده می شود.

شبیه سازی اصلی زمین

در این آزمایش ، محققان از یک محفظه استوانه ای استفاده می کردند که از پایین گرم می شود و به دلیل اختلاف دما ، همرفت جریانهای آشفته در درون آن شکل گرفت. در قلب محفظه ، یک صفحه مستطیل جامد و مستطیل به گونه ای آویزان شد که آزاد باشد. این ترتیب به محققان این امکان را می دهد تا تعامل بین یک بدن جامد و جریان های آشفته اطراف آن را به دقت مطالعه کنند. شرایطی که شباهت هایی با رفتار هسته داخلی زمین در قلب مایع بیرونی دارد.

بیشتر بخوانید:

چرخش نرم در وسط هرج و مرج

آنچه فیزیکدانان را شگفت زده کرد مشاهده یک رفتار منظم و قابل پیش بینی در قلب جریان های آشفته بود. برخلاف انتظار ، بدن جامد موجود در مایع با چرخش نرم و هماهنگ شروع شد. پروفسور جون ژانگ از دانشگاه نیویورک و نویسنده اصلی مقاله می گوید: “نتایج ما نشان داد که حتی در قلب آشفتگی شدید ، سیستم یک رفتار منظم را نشان می دهد.” ما یک چرخش نرم بین جریان ها و بدن جامد دیدیم.

راز جهت

مطالعات نشان می دهد که این چرخش ها می توانند در هر دو ساعت یا در جهت عقربه های ساعت اتفاق بیفتند و سرعت چرخش بسیار وابسته به جریانهای همزمان است. جالب اینجاست که در بعضی از لحظه ها ، جهت سیستم کاملاً می چرخد. رویدادی که مستقیماً به دلیل ماهیت متغیر تلاطم است.

الهام بخش هسته زمین

الهام بخش این مطالعه ناشی از پدیده “چرخش فوقانی” هسته داخلی زمین است. جایی که تصور می شود هسته جامد با هسته مایع اطراف آن در تعامل است ، رفتارهای چرخشی ویژه ای را نشان می دهد. جاگ می گوید: “ما سعی کردیم تعامل بین یک تلاطم و یک بدن جامد آزاد را بررسی کنیم.” نتایج تأیید می کند که حتی تلاطم می تواند با اشیاء جامد تعامل یابد.

قدرت فراموش شده همرفت حرارتی

این مطالعه همچنین نقش همرفت حرارتی را یادآوری می کند. پدیده ناشی از گرمایش از پایین در درک ساختار سیارات می تواند فراتر از تخیل فعلی ما باشد. جریانهای حرارتی نه تنها ممکن است باعث حرکت لایه های پایین زمین شود بلکه نقش مهمی در کنترل و تشکیل رفتارهای چرخشی داخلی نیز ایفا می کند.

هنگامی که فیزیک چرخش زمین را بازسازی می کند

این مطالعه جدید چشم انداز جدیدی را در مورد درک ما از رفتار سیال در محیط های پیچیده باز کرده است. این واقعیت که جریانهای آشفته می توانند با یک شیء جامد با یک نظم معتبر در تعامل باشند ، نه تنها جذاب است بلکه می تواند در مطالعات ژئوفیزیکی ، طراحی سیستم های خنک کننده و حتی تحقیقات مهندسی نیز مورد استفاده قرار گیرد.