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Vampirismo entre vórtices

Vampirismo entre vórtices
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Un vórtice es un flujo turbulento en rotación espiral con trayectorias de corriente cerradas. En otras palabras, como vórtice puede considerarse un remolino de agua, un torbellino, un huracán, las turbulencias generadas por el ala de un avión en pleno vuelo, o la forma de las galaxias. Matemáticamente se dice que un vórtice es cualquier flujo rotatorio o circular que posea la propiedad de vorticidad, que indica la cantidad de rotación o circulación del fluido.

Según el resultado de un grupo de investigadores, los vórtices adquieren energía a expensas de vórtices más pequeños, en vez de la supuesta agrupación benévola de pequeños vórtices para generar uno de mayores dimensiones. Esta precisión, que no deja de ser algo difusa si no se entra en más detalles Al fin y al cabo, ¿qué diferencia hay, a simple vista, entre la asociación de vórtices y el puro canibalismo? La cuestión es que este resultado viene a confirmar una antigua hipótesis y podría servir para explicar la transferencia de energía en la atmósfera y los océanos. La clave del asunto está en la dinámica de los vórtices cuando se consideran en dos dimensiones (2D). ¿Cómo se traduce esto a la realidad? Efectivamente, objetos de 2D matemáticamente hablando no existen, pero las aproximaciones también son válidas. Así, un huracán que se distribuye por una superficie de muchos kilómetros cuadrados puede considerarse modelable como una superficie dos-dimsnsional, ya que la tercera dimensión (la altura en este caso), es despreciable en comparación con las otras dos. Por tanto, los modelos matemáticos de los vórtices 2D son muy importantes porque permiten realizar estudios meteorológicos de gran calibre y alcance.

En la década de 1970, Robert Kraichnan probó matemáticamente que la transferencia de energía entre vórtices de 2D se realizaba de pequeños vórtices hacia los más grandes. El caso es que no se pudo comprobar, y una cosa es lo que dicen las matemáticas y otra bien diferente, comprobar esos argumentos y resultados en el plano real.

Con una experiencia que está publicada en el Physics Review Letters de hoy, un grupo de físicos de la John Hopkins University demuestra que Kraichnan tenía razón, y no sólo matemáticamente. El experimento consiste en una pequeña bañera de agua salada de 1 metro cuadrado que reposa sobre una serie de imanes (llamémosles imanes). Se inyecta en el agua una corriente eléctrica en sentido horizontal, de manera que al interactuar los dos campos, el eléctrico y el magnético, se producen numerosos pequeños vórtices, entre los que los más grandes prevalecen, "engullendo" los pequeños. Pero, ¿cómo sabemos que son engullidos y no se "asocian"?

Imaginemos que disponemos de un remolino para nosotros solos, por ejemplo, en el lavabo de casa. Llenamos la pileta de agua y levantamos el tapón (¡ya tenemos nuestro vórtice!), y vemos cómo va aumentando de tamaño rápidamente (adquiriendo energía) hasta llegar al tope (el tamaño de la pileta). Si no es lo suficientemente fuerte como para engullir nuestra mano, intentemos romper el vórtice desde su parte más externa, la que presenta menor resistencia, y veamos cómo el pequeño remolino, efectivamente, pierde energía y parece como si pudiésemos pararlo. Esto es más o menos lo que ocurriría con los pequeños torbellinos de la bañera el experimento. Los vórtices con mayor energía romperían paulatinamente a los más pequeños, "robándoles" la energía y haciendo que desaparezcan.

Vía | Science Magazine

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