Apa persamaan yang dimiliki oleh fisikawan kuantum, ahli geologi, dan matematikawan? Tentu saja, keinginan untuk memecahkan teka-teki alam semesta! Para ilmuwan telah menemukan bahwa mengamati perilaku lautan di bumi akan membantu menjelajahi bahkan sudut-sudut galaksi yang jauh.
Seperti kita ketahui, sains penuh dengan kejutan, dan terkadang fenomena dan konsep yang sekilas tidak memiliki kesamaan pun bertemu di dalamnya. Tampaknya, apa hubungan antara jenis gelombang laut tertentu yang mengatur siklus iklim El Niño dan material kuantum, ciri khasnya adalah kemampuannya untuk menghantarkan arus hanya di permukaan? Fisikawan, bagaimanapun, meyakinkan kita bahwa kedua fenomena ini dapat dijelaskan dengan prinsip matematika yang sama.
Bagaimana fisika kuantum memengaruhi cuaca dunia
Brad Marston, fisikawan di Brown University dan penulis utama studi baru, mencoba membuktikan teori yang sangat menarik. Menurut pendapatnya, penggunaan prinsip topologi dapat menjelaskan fenomena bahwa gelombang samudra dan atmosfer di ekuator jatuh ke dalam semacam "perangkap" dan fakta bahwa fisika benda terkondensasi (cabang fisika besar yang mempelajari perilaku sistem kompleks dan mengklaim bahwa evolusi). sistem secara keseluruhan tidak dapat "dibagi" menjadi bagian-bagian evolusinya masing-masing) dapat sama-sama berguna baik untuk Bumi maupun untuk menjelaskan fenomena di planet dan bulan lain. Secara sederhana: tujuan utama pekerjaan ini adalah untuk membuktikan bahwa prinsip fisika kuantum sama validnya untuk planet kita dan untuk benda kosmik lainnya.
Tetapi bagaimana membuktikan teori skala besar seperti itu? Untuk melakukan ini, Marston bekerja sama dengan Pierre Delac, seorang ahli fisika materi terkondensasi, serta ahli geofisika Antoine Venail. Para ilmuwan telah menerapkan teori materi terkondensasi pada dua jenis gelombang gravitasi, yang dikenal sebagai gelombang Kelvin dan Yanai, yang bergerak melalui laut dan udara di sekitar ekuator Bumi. Distorsi bergelombang ini, sepanjang ratusan dan ribuan kilometer, mengirimkan impuls energi ke timur khatulistiwa, yang sangat memengaruhi El Niño - sistem fluktuasi suhu permukaan perairan Samudra Pasifik, yang menjadi dasar keadaan cuaca dan jumlah presipitasi. Ini terjadi karena interaksi beberapa proses fisik. Pertama, gaya gravitasi berlawanan dengan gaya apung,yang menyebabkan pendinginan / pemanasan udara dan air karena tetesan yang tidak bergantung satu sama lain. Kedua, rotasi Bumi ke arah timur menciptakan apa yang disebut efek Coriolis, yang menyebabkan cairan bergerak di sepanjang permukaan bumi dengan arah berlawanan tergantung pada belahan bumi.
Dari teori ke … teori
Video promosi:
Untuk melihat bagaimana efek berinteraksi satu sama lain dan membentuk gelombang, Marston dan rekan-rekannya mengikuti strategi yang sama seperti Taro Matsuno, seorang ilmuwan di Universitas Tokyo, yang meramalkan "perangkap" ekuator untuk gelombang pada tahun 1966. Di sinilah fisika kuantum berperan: Para ilmuwan menyederhanakan struktur seluruh samudra dan fokus pada pita sempit di mana efek Coriolis tetap konstan. Tetapi mereka melakukan semua perhitungannya bukan untuk gelombang ekuator, tetapi untuk mereka yang lebih bisa menerima analisis. Fisikawan juga beralih ke masalah yang lebih sederhana untuk menunjukkan bahwa itu berisi jawaban atas pertanyaan asli, meskipun secara implisit.
Marston dan rekan-rekannya mempelajari gelombang tidak di ruang biasa, tetapi di ruang abstrak dari semua kemungkinan gelombang dengan panjang gelombang dan efek Coriolis yang berbeda. Persamaan untuk gelombang yang sangat panjang menunjukkan dua titik matematis khusus di mana amplitudo gelombang sangat bervariasi dengan panjangnya. Titik-titik ini disebut "lubang matematika", dan ada dua di antaranya, karena Bumi memiliki dua belahan dengan gaya Coriolis yang berarah berlawanan. Akibatnya, seperti yang dicatat para peneliti di halaman portal Sains, belahan otak berperilaku seperti dua potong bahan isolasi listrik. Sama seperti menggabungkan dua bahan isolasi listrik yang memungkinkan arus mengalir di sepanjang permukaannya, menggabungkan dua belahan menciptakan gelombang di batasnya - khatulistiwa, yang berkurang dengan bertambahnya garis lintang. Dan, seperti halnya material, gelombangnya stabil atau,seperti yang dikatakan fisikawan, "dilindungi secara topologis" oleh fitur-fitur ruang abstrak.
Masa depan: fisika kuantum di tangan para astronom
Apa hubungan astronomi dengan itu? Menurut Marston, prinsip gelombang ini sama untuk semua planet yang berputar. Para ilmuwan telah menemukan bahwa meskipun dalam bentuk donat, ini tidak akan mengubah situasi. Secara teori, sistem ini dapat diterapkan pada fenomena kosmik lainnya, misalnya cakram debu dan gas di sekitar lubang hitam, serta atmosfer Venus dan Titan, tempat gelombang ekuator juga dicatat. Dengan demikian, para ilmuwan memiliki alat topologi yang kuat di tangan mereka yang akan memungkinkan mereka mempelajari geofisika planet jauh sebelum penyelidikan atau misi ekspedisi dikirim ke sana.
Vasily Makarov
