Στρόβιλοι von Kármán στον Ατλαντικό

Μια ηλιόλουστη ημέρα, οι πανύψηλες κορυφές των νησιών Fogo, Santa Antão και São Nicolau ξεχωρίζουν ανάμεσα στα νησιά του Πράσινου Ακρωτηρίου (Cabo Verde) στον Ατλαντικό. Αυτά τα τρία ηφαιστειακά νησιά, τα υψηλότερα του αρχιπελάγους, διαταράσσουν τις αέριες μάζες και επηρεάζουν τα νέφη δημιουργώντας μια ροή που έχει εξηγήσει ο Theodore von Kármán - ένας κορυφαίος μαθηματικός, μηχανικός αεροδιαστημικής και ένας από τους ιδρυτές του Jet Propulsion Laboratory της NASA.

Οι σπειροειδείς στρόβιλοι των νεφών της παρακάτω εικόνας ονομάζονται στρόβιλοι von Kármán, ένα διακριτικό μοτίβο που μπορεί να δημιουργηθεί όταν ένα ρευστό περνά γύρω από ένα ψηλό, απομονωμένο, στάσιμο αντικείμενο. Στην ατμόσφαιρα, οι στρόβιλοι Von Kármán δημιουργούνται στις υπήνεμες πλευρές μεγάλων ορεινών όγκων, οι οποίοι παρεμβάλλουν τη μεγάλης κλίμακας ροή του αέρα (άνεμος). Καθώς τα σύννεφα, καθοδηγούμενα από τον άνεμο, συναντούν έναν ορεινό όγκο, εξαναγκάζονται να κινηθούν περιμετρικά αυτού, δημιουργώντας στην υπήνεμη πλευρά του εντυπωσιακούς στροβίλους που διατάσσονται σχεδόν παράλληλα και έχουν αντίθετη φορά περιστροφής (κυκλωνική και αντικυκλωνική ροή).

Το 1912, ο von Kármán ήταν ο πρώτος που περιέγραψε τα χαρακτηριστικά ταλάντωσης της ροής με μαθηματικούς όρους, ενώ εργαζόταν ως βοηθός του πρωτοπόρου Γερμανού στη δυναμική ρευστών, Ludwig Prandtl. Αν και ένας Γάλλος επιστήμονας ήταν ο πρώτος που φωτογράφισε το χαρακτηριστικό μοτίβο, η βασική συνεισφορά του von Kármán ήταν μια μαθηματική απόδειξη που δείχνει ότι οι κλιμακωτοί στρόβιλοι είναι το πιο σταθερό μοτίβο ροής που μπορεί να παραχθεί από τέτοια χαρακτηριστικά. «Βρήκα ότι μόνο η αντισυμμετρική διάταξη θα μπορούσε να είναι σταθερή και μόνο για μια συγκεκριμένη αναλογία της απόστασης μεταξύ των σειρών και της απόστασης μεταξύ δύο διαδοχικών στροβίλων κάθε σειράς», έγραψε αργότερα ο von Kármán σχετικά με την ανακάλυψη. Με άλλα λόγια, οι στρόβιλοι είναι πάντα αντισταθμισμένοι και δεν ευθυγραμμίζονται ποτέ.

Το όργανο MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) στον δορυφόρο Terra της NASA κατέγραψε την εικόνα στροβίλων Von Kármán, στις 20 Δεκεμβρίου 2020. Τα νησιά με ξηρά δάση φαίνονται ελαφρώς πιο σκοτεινά από τα υπόλοιπα νησιά.

Πηγή: NASA Earth Observatory
Περισσότερα: https://earthobservatory.nasa.gov/images/147743/the-stability-of-von-karmans-vortices