Виходу немає: «чорні діри» земних океанів

Наш союзник Bikinika

На думку вчених з ETH Zurich і маямського університету, деякі з найбільших океанів на Землі еквівалентні математично чорних дірок космосу. Океанічні вихори так щільно захищені круговими траєкторіями води, що захоплюють все, що в них потрапляє, і вже не відпускають. Чорні діри в космосі - об'єкти з такою великою масою, що навіть світло не може уникнути поглинання чорною дірою. На певної критичної дистанції промінь світло не обходить по спіралі чорну діру. Навпаки, він різко огинає її і повертається у вихідне положення, створюючи кругову орбіту. Бар'єр, сформований світловими орбітами, називається фотонної сферою в рамках ОТО Ейнштейна.

Тепла зима в Північній Європі тримається завдяки Гольфстріму, який охоплює ряд океанічних течій, які впливають на клімат по всьому світу. Крім того, наш клімат підпадає під вплив величезних вихорів понад 150 км в діаметрі, які обертаються і пливуть через океани. Їх число, як повідомляють дані з Південного океану, підвищує рівень транспорту теплою і солоної води на північ. Що примітно, це може пом'якшити негативні наслідки танення морського льоду через потепління клімату.

Варто відзначити, вчені не змогли порахувати цей вплив, тому що точні межі закручених водяних тел неможливо зафіксувати. Джордж Галлер, професор нелінійної динаміки в ETH Zurich, і Франциско Берон-Віра, дослідник-океанограф з Університету Майамі, придумали рішення цієї проблеми. Вони розробили новий математичний метод, щоб знайти переносять воду вихори з когерентними границями.

Проблема пошуку таких вихорів в тому, щоб точно визначити когерентні острівці води в бурхливому океані. Обертання і дрейф води здається хаотичним спостерігачеві як всередині, так і поза вихору. Галлер і Берон-Віра змогли навести порядок у цьому хаосі, виділивши когерентні острівці води з послідовних спостережень з супутника. На їхнє здивування, когерентні вихори математично виявилися еквівалентними чорних дірок.

Галлер і Берон-Віра виявили схожі закриті бар'єри навколо окремого океанічного вихору. У цих бар'єрах частки рідини рухаються в замкнутих петлях - за аналогією зі світлом в фотонів сфері. І як в чорній дірі, ніщо не може вирватися з цих петель, навіть вода.

Саме ці бар'єри допомагають визначити когерентні океанічні вихори в величезному обсязі доступних даних. За Галлер, сам факт, що такі когерентні водяні орбіти існують серед складних океанічних течій, викликає подив.

Оскільки подібні чорних дірок океанічні вихори стабільні, вони діють так само, як транспортний засіб - не тільки для мікроорганізмів типу планктону або чужорідних тіл на кшталт пластикових відходів або нафти, але також для теплої і солоної води, яка відрізняється від навколишньої води за характеристиками. Галлер і Берон-Віра перевірили ці спостереження на Голкового Кільці, групі океанічних вихорів, які регулярно виникають в Південному океані та транспортують теплу і солону воду на північний захід. Вчені визначили сім кілець потрібного типу, які транспортують водойми без витоків протягом року.

Галлер вказує, що подібні когерентні вихори існують в комплексах інших складних потоків за межами океану. У цьому сенсі багато вихори можуть бути схожі на чорні діри також. Навіть Велика Червона Пляма, стаціонарний шторм на планеті Юпітер, може бути яскравим прикладом вихору типу чорної діри. «Математики намагалися зрозуміти такі своєрідно когерентні вихори в турбулентних потоках протягом дуже довгого часу», - пояснює Галлер.